Methane detection in the lower troposphere related to the burning of biomass and leakage in a petrochemical pole, using raman lidar technique

Abstract

As emissões fugitivas, definidas como vazamentos não intencionais ou irregulares de gases e vapores, são uma importante fonte de poluentes para a atmosfera, de difícil monitoramento e controle. Essas fontes estão presentes em diferentes locais, especialmente em regiões que estão crescendo em tamanho e atividade econômica. Neste estudo, apresentamos os resultados da capacidade de detectar perfis de metano na baixa troposfera combinando correlações de recuperação de dados entre um Raman lidar rotacional / vibracional (RVRL) e um espectrômetro de cavidade ressonante (CRDS). As medidas foram realizadas nas regiões metropolitanas de São Paulo (RMSP) e Cubatão. O lidar é baseado em um laser Nd: YAG triplo com uma taxa de repetição de 20 Hz, operando no canal elástico de comprimento de onda de 355 nm e em canais inelásticos de comprimento de onda de 353 nm e 396 nm. Um protocolo de medida foi estabelecido, considerando o tempo de aquisição para o acúmulo do sinal, as condições climáticas e os dados acima e abaixo da camada limite planetária. A ideia era estabelecer procedimentos de medidas específicas para situações relacionadas a vazamento de produtos no processo de óleo cru e eventos naturais, como a queima de biomassa. Com mais de 150 horas de aquisição de dados, os resultados apontaram a possibilidade de análise em distâncias de até 1500 m com resolução inicial de 7,5 m que foi ampliada para 100 - 300 m após suavização dos dados para obtenção dos resultados finais. A concentração foi calculada a partir da razão entre o sinal de retroespalhamento Raman do metano e o sinal do nitrogênio, a 396 nm e 353 nm, respectivamente. A variação temporal das concentrações de metano foi correlacionada com os dados do CRDS, a fim de obter uma calibração de primeiro grau.