A atmosfera é uma massa de gases onde permanentemente ocorrem reações químicas. Ela absorve uma variedade de sólidos, gases e líquidos provenientes de fontes naturais e industriais, que podem se dispersar ou reagir entre si ou com outras substâncias já presentes na atmosfera.
A composição química da atmosfera terrestre pode ser considerada como 78% de N2 e de 21% de
O2. Mas, uma observação mais criteriosa da composição química mostra que existem outros
componentes presentes: 78% de N2 , 21% de O2, 0,035% de CO2 e 0,965% de Ar.
A atmosfera nem sempre apresentou a mesma composição, o oxigênio levou mais de 1,5 bilhões de anos para sair de uma concentração de traços e atingir os atuais 21%. No entanto, parece que os homens não estão muito atentos ao fato de que nestes últimos 150 anos houve uma mudança bastante apreciável na concentração de alguns gases minoritários presentes na nossa atmosfera. O dióxido de carbono vem crescendo a uma taxa de 4% ao ano e o metano a 1% ao ano, enquanto os CFCs (clorofluorcarbonetos) crescem a uma assustadora taxa de 5% ao ano, quadruplicando sua concentração média na atmosfera nas últimas quatro décadas. Todos estes gases, ainda que minoritários, têm uma função muito importante na química da atmosfera, pois alguns são gases causadores do efeito estufa, outros destroem a camada de ozônio e alguns dos CFCs apresentam ambas propriedades com altíssima intensidade.
Poluição atmosférica
A poluição atmosférica pode ser definida como sendo a degradação da qualidade do ar como resultado de atividades que direta ou indiretamente:
a- prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b- criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c- afetem desfavoravelmente a biota;
d- afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
e- lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos em Leis federais [Lei Federal no 6938, de 31 de agosto de 1981, regulamentada pelo decreto no 88 351/83]. A poluição atmosférica causa impactos negativos na saúde humana, cujo grau de incidência e de perigosidade depende do nível de poluição, assim como dos poluentes envolvidos. Os problemas com maior expressão são ao nível do sistema respiratório e cardiovascular. Os contaminantes do ar provêm de diversas fontes, como fábricas, centrais termoelétricas, veículos motorizados, no caso de emissões provocadas pela atividade humana, podendo igualmente provir de meios naturais, como no caso de incêndios florestais ou das poeiras dos desertos.
Algumas cidades classificam a qualidade do ar, segundo a resolução nº 03 de 1990 do CONAMA, e divulgam aos cidadãos para que saibam o índice diário de poluição e tomem as devidas providências para proteção de sua saúde. A seguir encontra-se uma tabela de classificação de acordo com a faixa de poluentes.
Os poluentes são normalmente classificados como primários ou secundários. Poluentes primários são os contaminantes diretamente emitidos no ambiente, como no caso dos gases dos automóveis, e os secundários resultam de reações dos poluentes primários na atmosfera.
Principais poluentes primários
Os poluentes primários são emitidos ao meio ambiente pela ação direta da fonte poluidora e podem variar de acordo com o ramo industrial, onde foi gerado. A figura abaixo nos mostra uma diferença relativa as principais fontes poluidoras. Nota-se que a maior parte do CO, NOx SO2 e materiais
A seguir encontra-se uma breve descrição de cada um dos principais poluentes primários que são liberados na atmosfera, assim como fontes que emitem esse tipo de poluente e ainda os males que causam à saúde.
Óxidos de enxofre (SOx)
Os óxidos de enxofre, em especial o dióxido de enxofre, SO2 são maioritariamente emitido por
vulcões, produzido em grande escala por processos industriais e pelo tráfego de veículos a motor. O enxofre é um composto abundante no carvão e petróleo, sendo que a combustão dos mesmos emite quantidades consideráveis de SO2. Na atmosfera, o SO2 dissolve-se no vapor de água, formando um
ácido que interage com outros gases e partículas ai presentes, originando sulfatos e outros poluentes secundários nocivos. Uma maior oxidação de SO2, normalmente na presença de um catalisador,
como NO2, forma H2SO4 e, assim, a chuva ácida. Esta é uma das causas de preocupação sobre o
impacto ambiental da utilização destes combustíveis como fontes de energia. Em altas concentrações o SO2 pode provocar problemas no trato respiratório, com especial incidência em
grupos sensíveis como asmáticos. Óxidos de azoto (NOx)
Os óxidos de nitrogênio, em especial o dióxido de nitrogênio (NO2) são emitidos a partir de
combustão a altas temperaturas, e do setor rodoviário. A maior parte do dióxido de nitrogênio na atmosfera é formada a partir da oxidação do óxido nítrico (NO). É um forte oxidante que reage no ar para formar o ácido nítrico (corrosivo), bem como a nitratos orgânicos tóxicos. Também desempenha um papel importante na atmosfera com reações que produzem ozônio ao nível do solo ou smog. Uma vez que o dióxido de nitrogênio é um poluente relacionados com o tráfego, as emissões são geralmente mais elevadas nas zonas urbanas. A média anual d e suas concentrações em áreas urbanas está geralmente no intervalo 10-45 ppb, sendo menor nas zonas rurais. Os níveis
variam consideravelmente ao longo do dia, com picos ocorrendo geralmente duas vezes por dia como uma consequência da hora de ponta do Tráfego. Exposições críticas ou por tempo prolongado, originam dores de garganta, tosse, falta de ar, enfisema e alergias.
Monóxido de carbono (CO)
O monóxido de carbono é um produto por combustão incompleta de combustíveis como o gás natural, carvão ou madeira. Os maiores níveis de CO geralmente ocorrem em áreas com tráfego intenso congestionado. Nas cidades, 85 a 95% de todas as emissões de CO geralmente são provenientes do escape dos veículos a motor. Outras fontes de emissões de CO incluem processos industriais, queima residencial de madeira para aquecimento, ou fontes naturais, como incêndios florestais. Os fogões a gás e os fumos de cigarro são as principais fontes de emissões de CO em espaços interiores. A periculosidade do CO prende-se com a inibição que causa de o sangue poder trocar oxigênio com os tecidos vitais, sendo mortal em doses elevadas. Os principais problemas de saúde são sentidos no sistema cardiovascular e nervoso especialmente em indivíduos com problemas coronários e estão diretamente relacionados com o tempo de exposição ao mesmo, conforme a tabela a seguir.
Concentração atmosférica
de CO (ppm) acumulação (minutos) Tempo médio para Sintomas
50 150 Dor de cabeça leve
100 120 Dor de cabeça moderada e tontura
250 120 Dor de cabeça severa e tontura
500 90 Náuseas, vômitos, colapso
1.000 60 Coma
10.000 5 Morte
Compostos Orgânicos Voláteis (COV)
Os compostos orgânicos voláteis (COV) são produtos químicos orgânicos que facilmente evaporam à temperatura ambiente, como o metano, benzeno, xileno, propano e butano. São chamados orgânicos porque contêm o elemento carbono nas suas estruturas moleculares, e são de especial preocupação, pois na presença do sol, sofrem reações fotoquímicas que podem originar ozônio ou smog. Estes compostos podem causar irritação da membrana mucosa, conjuntivite, danos na pele e nos canais respiratórios superiores independentemente de estarem no estado gasoso, assim como spray ou aerossol. Em contacto com a pele podem causar pele sensível e enrugada, e quando ingeridos ou inalados em quantidades elevadas causam lesões no esôfago, traquéia, trato gastrintestinal, vômitos, perda de consciência e desmaios.
Partículas finas ou inaláveis
As partículas finas, ou inaláveis, são uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas, presentes na atmosfera, líquidos ou sólidos, como poeira, fumaça, fuligem, pólen e partículas do solo. As fontes primárias mais importantes destas substâncias são o transporte rodoviário (25%), processos de não-combustão (24%), instalações de combustão industriais e processos (17%), combustão comercial e residencial (16%) e o poder público de geração (15%). As partículas com menos de 10 micrómetros (µm) de diâmetro pode penetrar profundamente no pulmão, quando inaladas, e causar sérios danos na saúde. São um dos principais poluentes com efeitos diretos na saúde humana, sendo responsáveis pelo aumento de doenças respiratórias como a bronquite asmática e rinite.
Poluentes tóxicos
Os poluentes atmosféricos tóxicos, são os poluentes que são conhecidos ou suspeitos de serem uma séria ameaça para a saúde humana e o ambiente. Na lista de poluentes tóxicos, constam dioxinas, amianto, tolueno e metais como cádmio, mercúrio, cromo e compostos de chumbo. A exposição a poluentes tóxicos podem produzir vários efeitos a curto prazo e, ou efeitos crônicos, a longo prazo. Os efeitos agudos incluem irritação dos olhos, náuseas, ou dificuldade em respirar, enquanto os efeitos crônicos incluem danos aos sistemas respiratório e nervoso, defeitos de nascimento, efeitos reprodutivos e cancer. O tipo e a gravidade do efeito é determinado pela toxicidade do poluente, a quantidade de poluentes, a duração e a frequência de exposição, e da saúde geral e nível de resistência ou susceptibilidade da pessoa exposta.
O chumbo é um exemplo de poluente tóxico que causa danos no sistema nervoso, originando convulsões, e no caso de crianças causa uma redução das capacidades de aprendizagem. Afeta ainda o sistema renal, circulatório e reprodutor.
O trabalhador que lida com o mercúrio metálico é o mais exposto aos vapores invisíveis despreendidos pelo produto. Eles são aspirados sem que a pessoa perceba e entra no organismo através do sangue, instalando-se nos órgãos. Geralmente quem foi intoxicado dessa maneira pode apresentar sintomas como dor de estômago, diarréia, tremores, depressão, ansiedade, gosto de metal na boca, dentes moles com inflamação e sangramento nas gengivas, insônia, falhas de memória e fraqueza muscular, nervosismo, mudanças de humor, agressividade, dificuldade de prestar atenção e até demência. No sistema nervoso, o produto tem efeitos desastrosos, podendo dar causa a lesões leves e até à vida vegetativa ou à morte, conforme a concentração.
O amianto, por anos chamado de "mineral mágico", foi utilizado principalmente na indústria da construção civil (telhas, caixas d’água, divisórias, forros falsos, tubulações, vasos de decoração e
para plantio e outros artefatos de cimento-amianto), para isolamento acústico ou térmico e em materiais de fricção nas guarnições de freios (lonas e pastilhas), em juntas, gaxetas e outros materiais de isolamento e vedação, revestimentos de discos de embreagem, tecidos para vestimentas e acessórios anti-chama ou calor, tintas, instrumentos de laboratórios e nas indústrias bélica, aeroespacial, petrolífera, têxtil, de papel e papelão, naval, de fundições, de produção de cloro-soda, entre outras aplicações. Porém o amianto pode ocasionar câncer do pulmão, esôfago, laringe, trato digestivo, ovário, dentre outras doenças respiratórias. Além de contaminar o trabalhador que inala as fibras do amianto, há também a contaminação de seus familiares e das pessoas que residem próximo as indústrias.
Sendo as dioxinas compostos extremamente perigosos e que se podem formar durante o processo da co-incineração é fundamental uma análise mais aprofundada sobre os mesmos. Existem 75 dioxinas diferentes, que se formam na maioria dos casos por ação do calor, apresentando na sua constituição átomos de carbono (C), oxigênio (O), hidrogênio (H) e cloro (Cl). Além de serem cancerígenos estes compostos apresentam ainda outros efeitos: efeitos crônicos nos sistemas imunológico, reprodutor e hormonal, bem como no crescimento e desenvolvimento dos seres vivos e doenças hepáticas.
De acordo com o ramo industrial, uma indústria libera mais ou menos resíduos tóxicos. A tabela a seguir nos dá uma idéia do tipo de resíduo que cada ramo industrial libera.
Metal Pesado Ramo industrial
Cd Cr Cu Hg Pb Ni Sn Zn
Papel X X X X X X
Petroquímica X X X X X X
Ind. de cloro e KOH (eletrolítica) X X X X X X
Fertilizantes X X X X X X X
Refinarias de Petróleo X X X X X X
Usinas Siderúrgicas X X X X X X X X
Indústrias de metais não-ferrosos X X X X X
Veículos automotores e aviões X X X X X
Vidro, cimento, cerâmica X
Indústria têxtil X
Indústria de couros X
Principais poluentes secundários
Os poluentes secundários são resultantes de transformações físicas e químicas na atmosfera, por parte de poluentes primários.
Partículas finas formadas a partir de gases poluentes primários e compostos do nevoeiro fotoquímico: Uma parte é formada por reações químicas entre compostos da atmosfera, formando aerossóis, ou então resultam do choque entre vários compostos atmosféricos, formando partículas de maiores dimensões.
Ozônio troposférico (O3) formado por reações químicas entre o NOx e COV. O ozônio provoca
vários problemas de saúde, nomeadamente dores toráxicas, tosse e irritação da garganta, causando ainda vários danos nas plantas e restantes dos seres vivos.
EXERCÍCIOS
1. Qual a composição química da atmosfera?
2. A composição da atmosfera é fixa ou varia com o passar dos anos? 3. Qual a definição de poluição atmosférica?
4. Qual a diferença de poluentes primários e poluentes secundários? 5. Cite alguns dos poluentes primários e secundários.
6. Escolha alguns dos poluentes primários e explique como eles interferem na saúde. 7. Qual o ramo industrial que mais libera metais pesados?
8. Cite dois ramos industriais e quais metais pesados liberam. Fontes Poluidoras
As fontes de poluição atmosférica são variadas e classificadas dependendo das causas das suas emissões, ou de acordo com a sua especificidade e dispersão territorial e temporal. A seguir pode-se observar algumas das classificações das fontes poluidoras em função de sua localização.
Fontes poluidoras estacionárias
Emissões provenientes de fontes fixas, como centrais elétricas e termoelétricas, incineradores, fornos industriais e domésticos, aparelhos de queima e fontes naturais como vulcões, incêndios florestais ou pântanos.
Fontes poluidoras móveis
Emissões provenientes de fontes em movimento, como o Tráfego rodoviário, aéreo, marítimo e fluvial, incluindo as emissões sonoras e térmicas.
Fontes poluidoras em área
Fontes localizadas numa área específica, sendo que no caso de emissões difusas, com uma distribuição homogênea. São exemplos os grandes complexos industriais, que ocupam uma determinada área.
Fontes poluidoras em linha
Associada as fontes móveis. Os veículos automóveis, por exemplo, são uma fonte móvel, contudo ao longo de vias rodoviárias constituem uma fonte em linha.
Fontes poluidoras pontuais
Casos especiais de fontes emissoras, cuja análise e tratamento apresentam particularidades específicas, como no caso da chaminé de uma central térmica, os incêndios florestais ou as erupções vulcânicas podem ser consideradas como fonte pontual, pois são limitadas no tempo.
Impactos da poluição atmosférica no ambiente
Os impactos ao ambientais ocasionados pela poluição atmosférica podem ser a uma escala local, regional ou global, dependendo do tipo de poluição emitida e das características ambientais.
Acidificação da atmosfera e chuvas ácidas
A chuva ácida é uma das principais consequências da poluição do ar. As queimas de carvão ou de petróleo liberam resíduos gasosos, como óxidos de nitrogênio (NOx) e de enxofre (SOx). A reação
dessas substâncias com a água (presente nas nuvens) forma ácido nítrico e ácido sulfúrico. Esses ácidos irão precipitar juntamente com a água, na forma de chuva, ocasionando a chamada “chuva ácida”.
Os poluentes do ar são carregados pelos ventos e viajam milhares de quilômetros; assim, as chuvas ácidas podem cair a grandes distâncias das fontes poluidoras, prejudicando outros países.
Como prejuízos ocasionados pela chuva ácida podem-se citar: empobrecimento do solo (a vegetação fica comprometida), comprometimento da pesca, morte de alguns organismos em rios e lagoas e corrosão de monumentos de mármore.
Efeito estufa
O efeito de estufa é um processo que ocorre quando uma parte da radiação solar refletida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera, retendo o calor em
vez de ser libertá-lo na atmosfera.. O efeito estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância pois, sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir pois as temperaturas no planeta Terra seria por volta de -15ºC e o planeta seria uma esfera rica em água no estado sólido e certamente não propiciaria o aparecimento de vida pela falta de um fluido de escoamento. Ou seja, o efeito estufa bem dosado é benéfico e essencial para a manutenção da vida, mas um aquecimento descontrolado do planeta traria conseqüências funestas para o mesmo. Portanto, nossa preocupação com as mudanças químicas que ocorrem na atmosfera devem ser centradas não nos gases majoritários mas principalmente naqueles minoritários que estão crescendo a uma velocidade tão elevada que, tudo indica, não teremos tempo de nos adaptar a uma nova situação, caso esse aumento venha a alterar o nosso clima ou intensidade da radiação ultra-violeta que chega até a crosta terrestre.
Os gases do efeito estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), Óxido nitroso (N2O), CFC´s
(CFxClx)) absorvem alguma radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e irradiam por
sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30 °C mais quente do que estaria sem a presença dos gases de estufa.
Redução da camada de ozônio
O ozônio (O3) atmosférico localiza-se essencialmente a altitudes entre 10 a 50 km acima da
superfície terrestre, observando-se as maiores concentrações a altitudes aproximadamente entre 15 e 35 km, formando a conhecida camada de ozônio. O ozônio atua como barreira para radiações nocivas à vida, pois absorve parte da radiação ultravioleta. A diminuição da camada de ozônio pode permitir que estas radiações causem danos nocivos ou letais nos seres vivos, saúde humana e no ambiente em geral.
Ao longo dos últimos 25 anos, tem-se verificado uma diminuição da camada de ozono que protege o planeta das radiações ultravioleta indesejadas. Em 1977, cientistas britânicos detetaram pela primeira vez a existência de um buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. Desde essa descoberta, estudos indicam que a camada de ozônio está a diminuir de espessura, especialmente nas regiões polares, tendo-se posteriormente descoberto que esta diminuição se devia a foto- dissociação dos clorofluorocarbonetos (CFC's), levando a comunidade internacional a adotar o Protocolo de Montreal, que entrou em vigor no dia 1 de Janeiro de 1989 e ainda hoje é considerado como um exemplo de tratado internacional bem sucedido.
Inversão térmica
Um fenômeno interessante na atmosfera é o da inversão térmica, ocasião na qual a ação dos poluentes do ar pode ser bastante agravada. Esse fenômeno funciona assim: normalmente, o ar próximo à superfície do solo está em constante movimento vertical, devido ao processo convectivo (correntes de convecção). A radiação solar aquece a superfície do solo e este, por sua vez, aquece o ar que o circunda; este ar quente é menos denso que o ar frio, desse modo, o ar quente sobe (movimento vertical ascendente) e o ar frio, mais denso, desce (movimento vertical descendente). Este ar frio que toca a superfície do solo, recebendo calor dele, esquenta, fica menos denso, sobe, dando lugar a um novo movimento descendente de ar frio. E o ciclo se repete. O normal, portanto, é que se tenha ar quente numa camada próxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar ainda mais frio em camadas mais altas, porém, em constantes trocas por correntes de convecção. Esta situação normal do ar colabora com a dispersão da poluição local.
Dispersão da poluição em dias normais
Na inversão térmica, condições desfavoráveis podem, entretanto, provocar uma alteração na disposição das camadas na atmosfera. Geralmente no inverno, pode ocorrer um rápido resfriamento do solo ou um rápido aquecimento das camadas atmosféricas superiores. Quando isso ocorre, o ar quente ficando por cima da camada de ar frio, passa a funcionar como um bloqueio, não permitindo os movimentos verticais de convecção: o ar frio próximo ao solo não sobe porque é o mais denso e o ar quente que lhe está por cima não desce, porque é o menos denso. Acontecendo isso, as fumaças e os gases produzidos pelas chaminés e pelos veículos não se dispersam pelas correntes verticais. Os rolos de fumaça das chaminés assumem posição horizontal, ficando nas proximidades do solo. A cidade fica envolta numa “neblina” e conseqüentemente a concentração de substâncias tóxicas aumenta muito.
Inversão térmica
O fenômeno é comum no inverno de cidades como Nova Iorque, São Paulo e Tóquio, agravado pela elevada concentração de poluentes tóxicos diariamente despejados na atmosfera.
EXERCÍCIOS
1. Como podem ser classificadas as fontes de poluição?
2. Cite ao menos 4 tipos de fontes poluidoras e explique cada uma delas. 3. Quais os principais impactos da poluição na atmosfera?