Spatio-temporal assessment of PM2.5 and PM10 pollution in core and peripheral municipalities of the Kathmandu valley using regulatory and low-cost sensor data

O ar que respiramos é uma mistura complexa de gases invisíveis e minúsculas partículas sólidas. Entre estes, os mais perigosos são os pequenos grãos de poeira e fuligem, pequenos o suficiente para penetrar profundamente nos nossos pulmões e até entrar na nossa corrente sanguínea. Os cientistas chamam a estas partículas de material particulado. Quando estas partículas têm menos de 2,5 micrômetros de largura, são rotuladas como PM2,5; quando são ligeiramente maiores, até 10 micrômetros, são PM10. Embora estas medições possam parecer técnicas, a realidade é simples: quanto mais destas partículas flutuando no ar, maior é o risco para a saúde humana, causando desde tosses e asma até doenças graves do coração e dos pulmões. Em muitas partes do mundo, especialmente em cidades em rápido crescimento situadas em vales, o ar torna-se espesso com estes poluentes. O desafio para os cientistas não é apenas medir o ar num determinado ponto, mas compreender como a poluição se move e muda através de uma cidade inteira, desde o centro movimentado até às margens mais tranquilas, e como a forma do terreno e o clima retêm ou limpam estes grãos prejudiciais.

No Vale de Kathmandu, no Nepal, uma bacia em forma de tigela cercada por montanhas, a qualidade do ar tornou-se uma crise grave de saúde pública. A própria forma deste vale, com as suas paredes íngremes e fundo plano, atua como a tampa de uma panela, retendo o ar e impedindo que este flua para longe. Este trap natural é especialmente eficaz durante o inverno, quando o ar frio se deposita perto do solo e impede o vento de misturar a atmosfera. Durante anos, os investigadores souberam que o centro da cidade estava poluído, mas careciam de uma imagem clara de como a qualidade do ar difere nas cidades circundantes e como a poluição muda de estação para estação. As estações de monitorização tradicionais são caras e exigem manutenção significativa, por isso são frequentemente escassas, deixando grandes lacunas no nosso conhecimento. Para preencher estas lacunas, uma equipa de investigadores da Universidade de Tribhuvan combinou dados de monitores oficiais do governo com uma nova rede de sensores acessíveis e de baixo custo. Ao colocar estes sensores tanto no núcleo urbano denso como nos municípios periféricos em rápido desenvolvimento, criaram um mapa detalhado e de alta resolução do ar do vale.

O estudo, que analisou dados diários de qualidade do ar de 2023 a 2024, revelou um problema severo e persistente. O ar no centro da cidade é consistentemente pior do que nas áreas circundantes. Em média, o núcleo urbano registou concentrações de PM2,5 de 40,71 microgramas por metro cúbico, enquanto as áreas periféricas mediram 27,22 microgramas por metro cúbico. Esta diferença não é apenas uma pequena flutuação; representa uma desigualdade significativa de exposição. Durante as estações secas, especificamente o inverno e o período antes das chuvas de monção, a poluição no centro da cidade pode ser até 1,6 vezes superior à das periferias. Os investigadores descobriram que o centro da cidade é um "hotspot" onde fontes locais, tais como o tráfego intenso, a poeira de construção e as emissões industriais, se acumulam sobre a poluição de fundo que afeta todo o vale. Em contraste, as áreas exteriores, embora ainda poluídas, beneficiam de uma mistura de ar ligeiramente melhor e de menos fontes locais concentradas.

O tempo da poluição conta uma história igualmente importante. O ar está mais limpo durante a estação das monções, quando as chuvas fortes lavam a poeira e a fuligem do céu. No entanto, mesmo durante este período mais húmido, o centro da cidade ainda luta para cumprir as diretrizes de segurança. À medida que as chuvas param e a estação seca começa, a qualidade do ar deteriora-se rapidamente. Os piores meses são janeiro e abril, quando a combinação de ar frio e estagnado e condições secas permite que os poluentes se acumulem a níveis perigosos. Durante estes períodos secos, o centro da cidade excede os limites de segurança da Organização Mundial da Saúde em quase todos os dias. O estudo mostrou que, no inverno e nas estações de pré-monção, o centro da cidade teve zero dias em que o ar cumpriu os rigorosos padrões internacionais de segurança. Isto está longe de ser um dia de limpeza ocasional; é um estado de exposição crónica e diária a ar perigoso.

Uma das descobertas mais reveladoras foi como o tipo de poluição muda dependendo de onde se está. No centro da cidade, o ar está cheio de uma mistura de partículas finas e poeira mais grossa, provavelmente levantada por veículos e trabalhos de construção. Nas áreas periféricas, a poluição é dominada por partículas mais finas, que frequentemente provêm da queima de biomassa para cozinhar ou aquecimento. Os investigadores também observaram se os padrões de poluição mudavam entre dias úteis e fins de semana. Descobriram que quase não havia diferença. O ar permanecia tão poluído aos sábados e domingos como era às segundas-feiras. Isto sugere que os principais motores da poluição no vale não são apenas o tráf-ego diário de pendulares, que poderia diminuir nos fins de semana, mas sim fontes contínuas, como fornos de tijolos e operações industriais que funcionam sete dias por semana. Estas instalações mantêm o nível de poluição de fundo elevado, independentemente do dia.

O estudo também investigou de onde vem a poluição durante os piores episódios. Ao rastrear o caminho das massas de ar, os investigadores descobriram que, durante eventos de poluição extrema, os ventos sopram frequentemente de oeste, trazendo poeira e fumo das vastas planícies da Índia através da fronteira para dentro do Vale de Kathmandu. Isto significa que a qualidade do ar da cidade não é apenas uma questão local, mas é fortemente influenciada por padrões meteorológicos regionais e emissões de países vizinhos. Quando o vento sopra de oeste, traz uma nova carga de poluentes que fica retida no "bowl" (tigela) do vale, agravando as emissões locais. Este transporte transfronteiriço explica por que os picos de poluição podem acontecer mesmo quando as condições locais parecem geríveis.

Os investigadores concluíram que confiar em apenas algumas estações de monitorização oficiais não é suficiente para compreender a verdadeira natureza da poluição do ar numa cidade complexa como Kathmandu. O uso de sensores de baixo custo provou ser essencial para capturar as diferenças acentuadas na qualidade do ar entre o centro da cidade e as periferias, revelando um nível de detalhe que anteriormente estava ausente. Os dados mostram que, embora todo o vale sofra com a má qualidade do ar, o fardo não é partilhado de forma igual. As pessoas que vivem no núcleo urbano enfrentam um risco muito maior, respirando um ar significativamente mais tóxico do que os seus vizinhos nas cidades periféricas. O estudo enfatiza que a gestão desta crise requer a compreensão destas diferenças locais e das forças regionais que as impulsionam. Sem abordar tanto as fontes locais, como o tráfego e os fornos de tijolos, como o transporte regional de poluentes, o ar em Kathmandu continuará provavelmente inseguro num futuro próximo. As descobertas fornecem uma base clara e baseada em evidências para criar estratégias direcionadas para proteger a saúde pública, garantindo que a gestão da qualidade do ar alcance não apenas o centro da cidade, mas todo o vale.