Relationship between respiratory diseases and environmental conditions: a time-series analysis in Eastern Amazon

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5327/Z217694781020

Keywords:

air pollution; deforestation; wildfire; climate; state of Pará.

Abstract

This study examines the relationship between the time-series analysis of climate, deforestation, wildfire, Aerosol Optical Depth (AOD), and hospital admissions for respiratory diseases in the Eastern Amazon. Through a descriptive study with an ecological approach of an 18-year time-series analysis, we made a statistical analysis of two pre-established periods, namely, the rainy season and the dry season. On a decadal scale, analyzing the signals of climate indices [i.e., the Southern Oscillation Index (SOI) and the Atlantic Meridional Mode (AMM)], the city of Marabá presents correlations between hospital admissions, wildfire, and AOD. This is not observed with the same accuracy in Santarém. On a seasonal scale, our analysis demonstrated how both cities in this research presented an increase in the number of hospital admissions during the dry season: Marabá, 3%; Santarém, 5%. The same season also presented a higher number of fire outbreaks, AOD, and higher temperatures. The AOD monthly analysis showed that the atmosphere of Marabá may be under the influence of other types of aerosols, such as those from mining activities. There is a time lag of approximately 2 months in the records of wildfire in the city. Such lag is not found in Santarém. The linear regression analysis shows that there is a correlation above 64% (Marabá) and 50% (Santarém), which is statistically significant because it proves that the number of hospital admissions for respiratory diseases is dependable on the AOD value. From the cities in the study, Marabá presents the highest incidence of wildfire, with an average of 188.5— the average in Santarém is 68.7—, and therefore the highest AOD value, with an average of 0.66 (Santarém, 0.47), both during the dry season. It is evident that the climate component has a relevant contribution to the increase in the number of hospital admissions, especially during the rainy season, where there are few or no records of wildfires.

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References

Alves, N.; Brito, J.; Caumo, S.; Arana, A.; Hacon, S.; Artaxo, P.; Hillamo, R.; Teinilã, K.; Medeiros, S.R.B.; Vasconcellos, C., 2015. Biomass burning in the Amazon region: aerosol source apportionment and associated health risk assessment. Atmospheric Environment, v. 120, 277-285. http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.08.059.

Alves, N.; Vessoni, A.; Quinet, A.; Fortunato, R.; Kajitani, G.; Peixoto, M.; Hacon, S.; Artaxo, P.; Saldiva, P.; Menck, C.F.M.; Medeiros, S., 2017. Biomass burning in the Amazon region causes DNA damage and cell death in human lung cells. Scientific Reports, v. 7, (1), 10937. https://doi.org/10.1038/s41598-017-11024-3.

Andrade Filho, V.; Artaxo, P.; Hacon, S.; Carmo, C.; Cirino, G., 2013. Aerossóis de queimadas e doenças respiratórias em crianças, Manaus, Brasil. Revista de Saúde Pública, v. 47, (2), 239-247. https://doi.org/10.1590/S0034-8910.2013047004011.

Andreão, W.; Albuquerque, T., 2020. Fine particles as a public health indicator in Brazil: from monitoring to modeling. Air Quality, Atmosphere & Health, v. 13, 1453-1463. https://doi.org/10.1007/s11869-020-00899-3.

Araújo, R.; Andreoli, R.; Candido, L.; Kayano, M.; Souza, R., 2013. A influência do evento El Niño-Oscilação Sul e Atlântico Equatorial na precipitação sobre as regiões norte e nordeste da América do Sul. Acta Amazônica, v. 43, (4), 469-480. http://dx.doi.org/10.1590/S0044-59672013000400009.

Bandeira Castelo, T.; Adami, M.; Nascimento dos Santos, R., 2020. Fronteira agrícola e a política de priorização dos municípios no combate ao desmatamento no estado do Pará, Amazônia. Estudos, Sociedade e Agricultura, v. 28, (2), 434-457. http://dx.doi.org/10.36920/esa-v28n2-8.

Barcellos, C.; Xavier, D.; Hacon, S.; Artaxo, P.; Gracie, R.; Magalhães, M.; Matos, V.; Monteiro, A.M.; Feitosa, P., 2019. Queimadas na Amazônia e seus impactos na saúde: A incidência de doenças respiratórias no sul da Amazônia aumentou significativamente nos últimos meses. In: Observatório de Clima e Saúde, Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica em Saúde (ICICT), Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) (Eds.), 3º Informe Técnico do Observatório de Clima e Saúde (Accessed Feb, 2020) at: https://climaesaude.icict.fiocruz.br/sites/climaesaude.icict.fiocruz.br/files/informe_observatorio_queimadas.pdf.

Barroso, A.; Mogo, S.; Silva, M.; Cachorro, V.; Frutos, Á., 2021. Morphology, mineralogy, and chemistry of atmospheric aerosols nearby an active mining area: aljustrel mine (SW Portugal). Atmosphere, v. 12, (3), 333. https://doi.org/10.3390/atmos12030333.

Bistene, M.; Guimarães, J., 2019. Desmatamento, população e desenvolvimento econômico no oeste do Pará nos eixos das Rodovias Santarém-Cuiabá e Transamazônica. Natural Resources, v. 9, (2), 19-35. https://doi.org/10.6008/CBPC2237-9290.2019.002.0003.

Coutinho, C.; Rocha, E.; Lima, A.; Ribeiro, H.; Gutierrez, L.; Barbosa, A.; Paes, G.K.A.A.; Bispo, C.J.C.; Tavares, P., 2018. Variabilidade climática da precipitação na bacia amazônica brasileira. Revista Brasileira de Climatologia, v. 22, (14), 476-500. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v22i0.46074.

Coy, M.; Kingler, M., 2014. Frentes pioneiras em transformação: o eixo da BR-163 e os desafios socioambientais. Territórios e Fronteiras, v. 7, 1-26. http://dx.doi.org/10.22228/rt-f.v7i0.282.

Davidson, E.; Araújo, A.; Artaxo, P.; Balch, J.; Brown, I.F.; Bustamante, M.M.C.; Coe, M.T.; DeFries, R.S.; Keller, M.; Longo, M.; Munger, J.W.; Schroeder, W.; Soares-Filho, B.S.; Souza, C.M.; Wofsy, S.C., 2012. The Amazon basin in transition. Nature, v. 481, (7381), 321-328. http://dx.doi.org/10.1038/nature10717.

Debortoli, N.; Dubreuil, V.; Hirota, M.; Rodrigues Filho, S.; Lindoso, D.; Nabucet, J., 2017. Detecting deforestation impacts in Southern Amazonia rainfall using rain gauges. International Journal of Climatology, v. 37, (6), 2889-2900. https://doi.org/10.1002/joc.4886.

De Jesus, L.; Vitorino, M.I.; Silva Santos, M., 2017. Modulação climática da precipitação na produção de caranguejo do estuário paraense. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 10, (4), 993-1001. http://dx.doi.org/10.26848/rbgf.v10.4.p993-1001.

Di Nicolantonio, W.; Cacciari, A.; Tomasi, C., 2009. Particulate matter at surface: Northern Italy monitoring based on satellite remote sensing, meteorological fields, and in-situ samplings. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, v. 2, (4), 284-292. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2009.2033948.

Duarte, C.; Souza, S.; Galvíncio, J.; Melo, I., 2009. Detecção de mudanças na cobertura vegetal da bacia hidrográfica do rio Tapacurá–PE através da análise por componentes principais. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2009, Natal. Anais, 5765-5772 (Accessed Feb, 2020) at: http://marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/.

Fearnside, P., 2005. Desmatamento na Amazônia brasileira: história, índices e conseqüências. Megadiversidade, v. 19, (3), 680-688. https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2005.00697.x.

Fearnside, P., 2006. Desmatamento na Amazônia: dinâmica, impactos e controle. Acta amazônica, v. 36, (3), 395-400. http://dx.doi.org/10.1590/S0044-59672006000300018.

Forastiere, F.; Stafoggia, M.; Tasco, C.; Picciotto, S.; Agabiti, N.; Cesaroni, G.; Perucci, C.A., 2007. Socioeconomic status, particulate air pollution, and daily mortality: differential exposure or differential susceptibility. American Journal of Industrial Medicine, v. 50, (3), 208-216. https://doi.org/10.1002/ajim.20368.

Gonçalves, F.; Beheng, K.; Massambani, O.; Vautz, W.; Klockow, D., 2010. Processos de remoção de material particulado atmosférico: uma modelagem numérica de estudo de casos. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 25, (4), 437-447. http://dx.doi.org/10.1590/S0102-77862010000400003.

Gonçalves, K.; Castro, H.; Hacon, S., 2012. As queimadas na região amazônica e o adoecimento respiratório. Ciência & Saúde Coletiva, v. 17, (6), 1523-1532. http://dx.doi.org/10.1590/s1413-81232012000600016.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). 2020. Metodologia para o cálculo da taxa anual de desmatamento na Amazônia Legal. INPE, São José dos Campos (Accessed June, 2019) at: http://www.obt.inpe.br/OBT/assuntos/programas/amazonia/prodes.

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). 2018. Banco de dados (Accessed Apr, 2019) at: https://queimadas.dgi.inpe.br/queimadas/portal.

Jiménez-Muñoz, J.; Mattar, C.; Barichivich, J.; Santamaría-Artigas, A.; Takahashi, K.; Malhi, Y.; Sobrino, J.A.; Van Der Schrier, G., 2016. Record-breaking warming and extreme drought in the Amazon rainforest during the course of El Niño 2015–2016. Scientific Reports, 6, 33130. http://dx.doi.org/10.1038/srep33130.

Kaufman, Y.; Hobbs, P.; Kirchhoff, V.; Artaxo, P.; Remer, L.; Holben, B.; King, M.D.; Ward, D.E.; Prins, E.M.; Longo, K.M., Mattos, L.F., Nobre, C.A.; Spinhirne, J.D.; Thompson, A.M.; Gleason, J.F.; Christopher, S.A.; Tsay, I., 1998. Smoke, clouds, and radiation‐Brazil (SCAR‐B) experiment. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 103, (D24), 31783-31808. https://doi.org/10.1029/98JD02281.

Kayano, M.; Andreoli, R.; Souza, R., 2019. El niño–southern oscillation related teleconnections over south america under distinct atlantic multidecadal oscillation and pacific interdecadal oscillation backgrounds: La niña. International Journal of Climatology, v. 39, (3), 1359-1372. https://doi.org/10.1002/joc.5886.

Limberger, L.; Silva, M., 2016. Precipitação na bacia amazônica e sua associação à variabilidade da temperatura da superfície dos oceanos Pacífico e Atlântico: uma revisão. GEOUSP Espaço e Tempo (Online), v. 20, (3), 657-675. https://doi.org/10.11606/issn.2179-0892.geousp.2016.105393.

Lyapustin, A.; Wang, Y.; Korkin, S.; Huang, D., 2018. MODIS Collection 6 MAIAC algorithm. Atmospheric Measurement Techniques, v. 11, 5741-5765. https://doi.org/10.5194/amt-11-5741-2018.

Miller, G.; Spoolman, S., 2015. Ciência ambiental. Cengage Learning, São Paulo, 576 pp.

Montibeller, B.; Kmoch, A.; Virro, H.; Mander, Ü.; Uuemaa, E., 2020. Increasing fragmentation of forest cover in Brazil’s Legal Amazon from 2001 to 2017. Scientific Reports, v. 10, (1), 5803. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62591-x.

Nascimento, L.; Medeiros, A., 2012. Admissions due to pneumonia and biomass burning: a spatial approach. Jornal de Pediatria, v. 88, (2), 177-183. http://dx.doi.org/10.2223/JPED.2161.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). 2020. Database. (Accessed July) at: https://psl.noaa.gov/data/climateindices.

Padilla, C.; Kihal-Talantikite, W.; Vieira, V.; Rosselo, P.; Le Nir, G.; Zmirou-Navier, D.; Deguen, S, 2014. Air quality and social deprivation in four French metropolitan areas – A localized spatiotemporal environmental inequality analysis. Environmental Research, v. 134, 315-324. https://doi.org/10.1016/j.envres.2014.07.017.

Paixão, M., 2011. Propriedades ópticas de aerossóis naturais e de queimadas da Amazônia. Mastering dissertation, Instituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo. Retrieved 2017-08, from www.teses.usp.br.

Pereira, H.; Reboita, M.; Ambrizzi, T., 2017. Características da atmosfera na primavera austral durante o El Niño de 2015/2016. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 32, (2), 293-310. https://doi.org/10.1590/0102-77863220011.

Pires, G.; Costa, M., 2013. Deforestation causes different subregional effects on the Amazon bioclimatic equilibrium. Geophysical Research Letters, v. 40, (14), 3618-3623. https://doi.org/10.1002/grl.50570.

Rivero, S.; Almeida, O.; Ávila, S.; Oliveira, W., 2009. Pecuária e desmatamento: uma análise das principais causas diretas do desmatamento na Amazônia. Nova Economia, v. 19, (1), 41-66. https://doi.org/10.1590/S0103-63512009000100003.

Rocha, V.; Correia, F.; Fonseca, P., 2015. Reciclagem de precipitação na Amazônia: Um estudo de revisão. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 30, (1), 59-70. https://doi.org/10.1590/0102-778620140049.

Rocha, V.; Yamasoe, M., 2013. Estudo da variabilidade espacial e temporal da profundidade óptica do aerossol obtida com o MODIS sobre a região amazônica. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 28, (2), 210-220. https://doi.org/10.1590/S0102-77862013000200010.

Rodrigues, P.; Ignotti, E.; Hacon, S., 2019. Fatores socioeconômicos aumentam os efeitos nocivos da poluição atmosférica e da temperatura na mortalidade. Revista Brasileira de Epidemiologia, v. 22, 523-532. https://doi.org/10.1590/1980-549720190011.

Rosa, A.; Ignotti, E.; Botelho, C.; Castro, H.; Hacon, S., 2008. Doença respiratória e sazonalidade climática em menores de 15 anos em um município da Amazônia brasileira. Jornal de Pediatria, v. 84, (6), 543-9. https://doi.org/10.1590/S0021-75572008000700012.

Rozante, J.; Moreira, D.; Goncalves, L.; Vila, D., 2010. Combining TRMM and surface observations of precipitation: technique and validation over South America. Weather and Forecasting, v. 25, (3), 885-894. https://doi.org/10.1175/2010WAF2222325.1.

Seixas, I.; Pinheiro, E.S., 2014. Sensoriamento remoto aplicado à análise chuva-vegetação na Amazônia Central. GEOUSP Espaço e Tempo (Online), v. 18, (3), 635-649. https://doi.org/10.11606/issn.2179-0892.geousp.2014.90073.

Seward, L.; Doane, D., 2014. Estatística Aplicada à Administração e Economia-4. AMGH, United States, 600 pp.

Silva, A.; Mattos, I.; Ignotti, E.; Hacon, S., 2013. Material particulado originário de queimadas e doenças respiratórias. Revista de Saúde Pública, v. 47, (2), 345-352. https://doi.org/10.1590/S0034-8910.2013047004410.

Smith, L.; Aragão, L.; Sabel, C.; Nakaya, T., 2014. Drought impacts on children's respiratory health in the Brazilian Amazon. Scientific Reports, v. 4, 3726. https://doi.org/10.1038/srep03726.

Sousa, A.; Candido, L.; Andreoli, R., 2018. Variabilidade interanual da precipitação e fluxo de umidade sobre a Amazônia usando o QTCM. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 33, (1), 41-56. https://doi.org/10.1590/0102-7786331015.

Souza, A.; Pontes, N.; Adami, M.; Narvaes, S., 2017. A contribuição das estradas e o padrão de desflorestamento e degradação da cobertura florestal no sudoeste paraense. Revista Brasileira de Cartografia, v. 69, (9), 1833-1846 (Accessed June, 2019) at: http://www.seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/44089.

Van Donkelaar, A.; Martin, R.; Brauer, M.; Kahn, R.; Levy, R.; Verduzco, C.; Villeneuve, P.J., 2010. Global estimates of ambient fine particulate matter concentrations from satellite-based aerosol optical depth: development and application. Environmental Health Perspectives, v. 118, (6), 847-855. https://dx.doi.org/10.1289%2Fehp.0901623.

World Health Organization (WHO). 2018. Air pollution and child health: prescribing clean air: summary. World Health Organization (Accessed Mar, 2018) at: https://www.who.int/.

Zeng, N.; Yoon, J.; Marengo, J.; Subramaniam, A.; Nobre, C.; Mariotti, A.; Neelin, J., 2008. Causes and impacts of the 2005 Amazon drought. Environmental Research Letters, v. 3, (1), 014002. http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/3/1/014002.

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Published

2021-08-31

How to Cite

Moura, M. do N., Vitorino, M. I., Silva, G. G. C. da, & Andrade Filho, V. S. de. (2021). Relationship between respiratory diseases and environmental conditions: a time-series analysis in Eastern Amazon. Revista Brasileira De Ciências Ambientais (RBCIAMB), 56(3), 398–412. https://doi.org/10.5327/Z217694781020

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