Atmospheric pollution in urban centers has been one of the main causes of human illness related to the respiratory and circulatory system. Efficient monitoring of air quality is a source of ...information for environmental management and public health. This study investigates the spatial patterns of atmospheric pollution using a spatial multicriteria model that helps target locations for air pollution monitoring sites. The main objective was to identify high-priority areas for measuring human exposures to air pollutants as they relate to emission sources. The method proved to be viable and flexible in its application to various areas.
Implications: Spatial multicriteria models provide a tool for air pollution management in urban areas. Analytic hierarchy process (AHP) modeling can help with the process of prioritizing monitoring site locations and minimizing costs.
Extensive evidence shows that in addition to lifestyle factors, environmental aspects are an important risk factor for human health. Numerous approaches have been used to estimate the relationship ...between environment and health. For example, the urban characteristics, especially the types of land use, are considered a potential proxy indicator to evaluate risk of disease. Although several studies have used land use variables to assess human health, none of them has used the concept of Urban Morphology by Urban Structure Types (USTs) as indicators of land use. The aim of this study was to assess the relationship between USTs and cardiorespiratory disease risks in the Federal District, Brazil. Toward this end, we used a quantile regression model to estimate risk. We used 21 types of UST. Income and population density were used as covariates in our sensitivity analysis. Our analysis showed an association between cardiorespiratory diseases risk and 10 UST variables (1 related to rural area, 6 related to residential area, 1 recreational area, 1 public area and 1 commercial area). Our findings suggest that the conventional land use method may be missing important information about the effect of land use on human health. The use of USTs can be an approach to complement the conventional method. This should be of interest to policy makers in order to enhance public health policies and to create future strategies in terms of urban planning, land use and environmental health.
•There is association between urban structure types and risk of cardiorespiratory diseases.•Understanding the impacts of urban planning and land use is paramount to the efforts to develop sound public health strategies.•The conventional land use method may be missing important information about the effect of land use on human health.
The Federal Districtof Brazilis characterized by intense and uncontrolled urban expansion and growing economic inequality, that is strongly reflected in absence of appropriated land use planning. The ...inability to effectively manage land use has resulted in unconstrained appropriations of the territory, mainly in public areas. It is necessary to develop tools to support decision-making in managing the land use and sustainable development of urban areas. This effort must address the complex set of laws related to the environment, urban licensing, and water use granting. Urban morphology is a spatial indicator that specifies the physical characteristics of the urban structure and, more specifically, the organization of urban space. In this context, the Urban Structure Type (UST) is a concept for identifying and understanding the urban space. The UST methodology describes urban spaces and considers their homogeneity regarding the coverage types, types of land use, physical features, functionality and context. This study aims to characterize the urban area of the Federal District, Brazil, using the UST approach. The UST features were mappedusing remote sensing data, orthophotos with 1-metre resolution and vector data (blocks, census tracts, routes and ecological corridors). A classification was performed by visual analysis. We considered three hierarchical levels during the classification stage. The first two levels were classified based only on the uses of the urban structure. In the third level, we considered 25 types of urban structures. The classes that had the most extensive areas were Remaining Spaces (29%), Green Spaces (10%), Agricultural Spaces (9%), Consolidation Areas of type SH1 (7.6%), Community Equipment (6.7%) and Residential Areas of type RH1 (5.9%). The UST mapping distinguished the characteristics of the patterns of the urban occupancy. Mapping of urban structure types provided a new and more accurate vision of cities, since the scale of detail allows the cities to be analysed by different stakeholders, both from the public and private sector. After a revision of several legal definitions and allowing convergence in public sector decision-making process on the territory, the UST was incorporated in the EEZ-DF plan discussions, through a district law nº 1988/2018. Hence, this methodology represents a capacity-building process for the public sector, with enormous implications for land use planning and management.
O biomonitoramento é uma técnica alternativa que utiliza organismos vivos para verificar mudanças no meio ambiente ocasionadas pela poluição da água, ar e solo. Tendo como foco as emissões ...atmosféricas localizadas na região da Fercal no Distrito Federal, o presente estudo objetivou coletar amostras de casca da árvore da espécie Myracrodruon urundeuva para verificar a variabilidade espacial dos elementos químicos presentes na área de estudo. A análise de componente principal (PCA) permitiu agrupar os elementos em três fatores, distribuídos no fator 1: Zn, Fe, Al, S e Ba; no fator 2: Cu, P, Ca e Sr; e no fator 3: Mg e K. O fator 1 é o que melhor descreve o objeto de pesquisa. Este estudo permitiu demonstrar a viabilidade do método de biomonitoramento com casca de aroeira vermelha (Myracrodruon urundeuva) como instrumento de mensuração da poluição atmosférica.
Biomonitoring is an alternative technique that uses living organisms to verify changes in the environment caused by pollution of water, air and soil. Focusing on atmospheric emissions at Fercal, located in the Federal District region, the present study aimed to collect samples of the bark of the species Myracrodruon urundeuva to verify the spatial variability of the chemical elements present in the study area. The principal component analysis (PCA) allowed to group the elements into three factors: factor 1: Zn, Fe, Al, S, and Ba; factor 2: Cu, P, Ca, and Sr; and factor 3: Mg and K. Factor 1 is the one that best describes the research object. This study has demonstrated the feasibility of the method of biomonitoring with the bark of aroeira vermelha (Myracrodruon urundeuva) as an instrument for measuring air pollution.
O biomonitoramento é uma técnica alternativa que utiliza organismos vivos para verificar mudanças no meio ambiente ocasionadas pela poluição da água, ar e solo. Tendo como foco as emissões ...atmosféricas localizadas na região da Fercal no Distrito Federal, o presente estudo objetivou coletar amostras de casca da árvore da espécie Myracrodruon urundeuva para verificar a variabilidade espacial dos elementos químicos presentes na área de estudo. A análise de componente principal (PCA) permitiu agrupar os elementos em três fatores, distribuídos no fator 1: Zn, Fe, Al, S e Ba; no fator 2: Cu, P, Ca e Sr; e no fator 3: Mg e K. O fator 1 é o que melhor descreve o objeto de pesquisa. Este estudo permitiu demonstrar a viabilidade do método de biomonitoramento com casca de aroeira vermelha (Myracrodruon urundeuva) como instrumento de mensuração da poluição atmosférica.
A poluição atmosférica provoca danos aos ecossistemas naturais e urbanos. Os meios de transporte a combustível fóssil e a atividade industrial são as principais fontes de emissão de partículas e ...gases, que tornam a atmosfera poluída. A população humana sofre com os efeitos ao respirar um ar poluído, sobretudo, pelos quadros clínicos de doenças do sistema respiratório e do sistema circulatório. O grupo etário das crianças e dos idosos são os mais vulneráveis quando convivem em um ambiente que apresenta níveis elevados de concentração dos poluentes atmosféricos. Assim, a presente pesquisa teve como objetivo a verificação da correlação do particulado atmosférico com o número de óbitos e o número de internações hospitalares de crianças e idosos, por motivo de doenças respiratórias. Foi utilizada a metodologia de análise estatística, correlação de Pearson, adotando-se uma configuração com um time delay. Adotou-se o período correspondente aos anos de 2007 a 2009 para coleta dos dados. Os resultados mostraram que a população de crianças e idosos do Distrito Federal sofrem com os efeitos de respirar um ar poluído. Contudo, esta pesquisa gerou uma ferramenta designada para as formulações de políticas públicas. As políticas de governo podem ser exemplificadas pela criação de estratégias fiscalizadoras e de tecnologias ambientais, para minimização das emissões dos poluentes de suas respectivas fontes.
Os meios de transporte são considerados os maiores responsáveis pela emissão de gases e partículas na atmosfera. A concentração elevada de poluentes no ar impacta, por exemplo, a saúde das pessoas. ...Nesse sentido, este trabalho teve o objetivo de estruturar um modelo de emissão de poluentes atmosféricos do transporte rodoviário intermunicipal de passageiros no estado de Goiás. Metodologicamente, foi realizado um inventário das emissões dos ônibus que compõem a frota intermunicipal do estado e em seguida gerou-se um modelo de regressão linear. Os resultados mostraram que a quantidade de passageiros transportados e a quilometragem percorrida pelos ônibus são as variáveis mais representativas no modelo gerado. Este estudo pode auxiliar a tomada de decisões para os setores de transporte, ambiental, econômico e de saúde do estado de Goiás.
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2015.
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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
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