QUALIDADE DO AR E DAS CHUVAS REGIÃO METROPOLITANA
DE PORTO ALEGRE
Sérgio João de Luca(1)
Professor titular. Pesquisador CNPq IA. Orientador de Mestrado e Doutorado, IPH e Centro de Ecologia / UFRGS.
Sergio Gómez Vásquez
Engenheiro Civil. Mestrando IPH / UFRGS.
Endereço(1): Avenida Bento Gonçalves, 9500 - Porto Alegre - RS - CEP:
91501-970 - Brasil - Tel: (051) 316-6680 - e-mail: deluca@if.ufrgs.br
RESUMO
A avaliação da qualidade da água da chuva associada à medição da poluição do ar, caraterização de fontes poluidoras e a influência dos fatores meteorológicos, pode ser empregado como ferramenta adicional no gerenciamento e controle da emissão de poluentes atmosféricos. Utilizando os dados de qualidade do ar que estão sendo medidos em sete pontos da Região Metropolitana de Porto Alegre e de qualidade da chuva em onze pontos, pode-se avaliar a influência da contaminação atmosférica na qualidade das precipitações. As chuvas contém alto teor de DQO, a concentração de nitrogênio amoniacal e de fosfatos classificam-nas como águas de classe 4, pelo CONAMA. Os teores de cromo e mercúrio apontam a contaminação por fontes térmicas regionais.
PALAVRAS-CHAVE: Poluição Atmosférica, Chuvas Ácidas, Qualidade da Chuva,
Qualidade do Ar.
INTRODUÇÃO
A atmosfera tem sido usada, desde tempos imemoriais, como sumidouro da poluição. A natureza dotou a atmosfera de vários mecanismos de remoção de contaminantes: absorção foliar, absorção no solo e na água, absorção por rochas, lavagem pela chuva, precipitação de material particulado e reações químicas ambientais. Estes mecanismos são ainda dependentes da dispersão meteorológica e de parâmetros de emissão de gases tais como tipos de gases, temperatura, peso molecular, densidade, volatilidade, hidrofobicidade etc. Muitos trabalhos de pesquisa tem sido desenvolvidos na região metropolitana de P. Alegre, pela preocupação das entidades que lidam com o controle ambiental com a qualidade dos recursos atmosféricos, já que estes influenciam a deteriorada qualidade dos recursos hídricos regionais, ou seja a drenagem pluvial urbana. Como tudo que sobre desce, ou seja, toda a contaminação atmosférica irá ser precipitada, sob a forma de precipitação seca, cerca de 10% dos contaminantes ou, por precipitação úmida, a limpeza natural da atmosfera irá influenciar a qualidade da água de lavagem das ruas.
mercaptanos, clorofluorcarbonados, compostos metânicos, halogênios, metais traços e insumos e solventes industriais. Contaminantes secundários como o ozônio estão relacionados com os níveis de NOx a nível atmosférico e troposférico. Compostos de
enxofre, nitrogênio e cloro, alem dos ácidos de Bronstead estão associados a chuvas ácidas. Compostos metânicos, CO2 e óxidos de nitrogênio estão associados ao efeito
estufa. A presença de material particulado funciona como meio de adsorção e de transporte de contaminantes e de opacidade da atmosfera.
Este trabalho apresenta resultados de pesquisa sobre a qualidade do ar e das precipitações na região metropolitana de Porto Alegre. Nesta região tem sido detectado o fenômeno de chuvas ácidas devido aos combustíveis fósseis, notadamente carvão e óleo diesel, apesar de, durante os meses de inverno, os ônibus municipais usarem um diesel com baixo teor de enxofre. Com uma série de empreendimentos de grande porte (termoelétrica, laminadoras, montadoras, fábricas de pneus, fábricas de bebidas e outras alimentícias) sendo implantados e com o aumento do número de veículos na região, a bolha de ar sobre a RMPA poderá atingir níveis críticos de acidez das precipitações e de geração de ozônio ao nível do solo.
ASPECTOS METODOLÓGICOS
Os dados de qualidade do ar estão sendo coletados em sete pontos da cidade de Porto Alegre, alem de três pontos em municípios vizinhos. São analisados semanalmente Material Particulado, Dióxido de Enxofre e óxidos de Nitrogênio. Esta coleta é financiada pela Petrobrás, havendo um trabalho conjunto da FEPAM/RS, SMAM/PMPA, e do Centro de Ecologia da UFRGS.
Os dados de qualidade da chuva também tem coleta semanal em onze pontos, incluindo os anteriores. Os parâmetros analisados são temperatura, pH, oxigênio dissolvido, acidez, alcalinidade, condutividade, DQO, sulfatos, cloretos, nitratos, Ca, Mg, Na, K, Pb, Cu, Cd, Hg e Fe total.
As análises do ar são realizadas segundo a ABNT e a ASTM e as análises da chuva executadas segundo o Standard Methods, 19th ed., 1995. Os íons são analisados por cromatografia iônica. Existem cinco anos de análises do ar e cerca de dois períodos de dados de chuva.
APRECIAÇÃO DOS RESULTADOS
No quadro 1 são apresentados, os dados médios de qualidade do ar nas estações de amostragem no período 90/97. Algumas estações tiveram problemas de amostragem e de análise, por isto os furosnos dados.
Verifica-se que o teor médio de material particulado variou entre 136 µg/m3 (acima do padrão anual de 80 µg/m3) no posto CEEE, na entrada de Porto Alegre pelo norte a 39
µg/m3 junto ao jardim botânico de P. Alegre (8o DISME) no setor sul. Valores máximos episódicos de até 273 µg/m3 foram detectados no período, acima do padrão ambiental médio de 24 horas.
O teor médio de SO2 variou entre 4,0 µg/m3 próximo ao Estádio Olímpico até 65 µg/m3
próximo à estação rodoviária, pelo grande fluxo de ônibus. O valor máximo episódico foi de 498 µg/m3 de SO2 também junto à rodoviária em dia de inversão térmica, acima do
padrão ambiental nacional. A concentração máxima de NOx foi de 386 µg/m3 junto ao hospital de Pronto Socorro, excedendo o padrão de uma hora de 320 (µg/m3). Por outro lado, os valores médios de NOx variaram entre 15 µg/m3 e 187 µg/m3, na entrada de Porto
Alegre pelo norte, onde é grande o fluxo de veículos. Para um padrão médio anual de 100
µg/m3, a atmosfera deixa a desejar com relação ao NOX.
Quadro 1: Qualidade do ar ( !"#$%& '(& )*!+ão Metropolitana de Porto Alegre, período 90-97. (Fonte: SMAM, Secretaria Municipal de Médio Ambiente, P. Alegre/RS – FEPAM, Fundação Estadual de Proteção Ambiental, RS).
ANO
AZENHA HPS RODOVIÁ
RIA
BENJAMIN CONSTANT
8*DISME CEASA CEEE
SO2 NO2 SO2 NO2 SO2 NO2 PTS SO2 PTS SO2 PTS SO2 PTS SO2 NO2
Valor Máximo 158 - 146 -1990 Valor Médio 57 - 68 -Valor Máximo 1991 Valor Médio Valor Máximo 73 34 156 44 498 107 153 61 1992 Valor Médio 20 15 52 23 65 32 104 47 Valor Máximo 153 189 240 189 233 313 138 64 247 72 1993 Valor Médio 17 51 34 55 33 74 45 17 67 16 Valor Máximo 80 283 189 309 175 257 237 87 163 232 175 169 237 87 95 1994 Valor Médio 11 89 25 97 16 90 124 48 42 16 75 22 125 49 62 Valor Máximo 36 131 38 147 83 132 167 280 253 79 273 84 238 1995 Valor Médio 6 58 7 69 9 57 48 43 75 28 136 49 86 Valor Máximo 13 149 43 256 28 98 247 80 121 48 234 95 247 80 229 1996 Valor Médio 4 53 5 46 6 46 110 41 39 18 81 31 110 40 76 Valor Máximo 53 338 58 386 131 223 245 66 148 166 228 67 252 84 187 1997 Valor Médio 10 76 11 72 17 74 116 34 44 24 75 24 124 46 75
Estudos anteriores mostraram que a acidez das chuvas é maior no inverno e inicio da primavera, com 16% das amostras apresentando pHs menores que 5,0 (limite brasileiro para chuvas ácidas) e 53% das amostras apresentando pHs menores que 5,6 (limite internacional para chuvas ácidas). A acidez pode ser explicada através de ANOVA como sendo 37,1% devida a cloretos, 53,2% devida a sulfatos, 4,0% devida a nitratos e 5,7% devido ao ferro e outros metais. A acidez média da chuva variou entre 4,3 e 6,1 mg/l. O somatório dos íons sulfatos, nitratos, cloretos e ferro total foi de 11,37 mg/l, mostrando
chuvas medianamente contaminadas do ponto de vista internacional, mas com grande percentagem de baixos pHs.
No trabalho que está sendo realizado, quadro 2, verificou-se que a recuperadora de enxofre instalada na REFAP, teve efeito positivo por isso o pH das chuvas tem variado entre 5,93 a 6,64, fora da faixa ácida, com acidez entre 1,66 e 3,6, menor que o padrão histórico.
Quadro 2: Dados médios de qualidade da chuva, Porto Alegre/RS.
Amostra
Parâmetro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
IPH EXTREMA CAPIVARA AZENHA ESEF ODONTO ENGENH. RODOV. BAT. POL. SOGIPA UNIÃO
pH 5,93 6,17 6,29 6,30 6,43 6,25 6,33 6,39 6,64 6,51 6,61 Condut (µmhos/cm). 23,80 43,00 21,50 27,00 26,40 44,40 33,20 21,80 34,00 20,40 20,60 Oxigênio Dissolvido 8,01 8,46 8,28 8,18 8,07 8,09 8,09 7,93 7,82 7,78 7,74 Temperatura 25,48 25,88 25,30 25,88 25,63 25,68 25,84 24,74 25,82 26,49 25,44 Acidez 3,10 2,60 2,40 2,70 2,56 3,60 2,50 3,02 2,83 1,66 2,64 Alcalinidade 4,92 4,42 4,98 4,33 6,00 5,88 8,94 5,48 4,70 6,64 9,16 Sólidos Totais 116,00 254,00 151,50 82,00 121,80 156,80 180,80 159,00 90,75 116,60 78,80 Sólidos dissolvidos 21,50 17,50 13,50 30,50 22,75 14,75 40,00 19,50 9,75 11,00 18,00 DQO 21,56 22,62 15,33 22,12 13,92 32,74 23,80 28,84 21,06 17,98 21,42 Ca+2 0,83 0,52 1,60 1,83 2,04 1,87 3,14 2,14 2,24 2,38 3,23 Mg+2 0,37 0,27 0,60 0,65 0,77 1,31 1,06 0,73 0,57 0,46 0,60 Na+ 2,00 1,77 2,00 1,99 2,32 3,06 1,84 1,95 2,11 1,32 1,36 K+ 0,52 0,63 0,44 0,71 1,12 1,07 0,74 1,11 1,06 0,56 0,79 NH3 0,41 0,79 0,38 0,43 0,55 0,43 0,33 0,40 0,58 0,39 0,70 F- 0,23 0,25 0,22 0,24 0,26 0,29 0,30 0,34 0,28 0,22 0,27 Cl- 3,25 5,08 3,30 3,66 3,84 8,18 4,08 3,07 3,45 2,46 2,60 NO2- 0,09 0,11 0,09 0,09 0,19 0,10 0,11 0,11 0,11 0,13 0,09 NO3- 0,33 0,41 0,34 0,49 0,44 0,56 0,50 0,33 0,40 0,36 0,29 PO4-3 0,13 0,16 ND 0,11 0,15 0,19 0,18 0,20 0,27 ND 0,15 SO4-2 2,35 3,15 4,27 3,74 3,13 6,10 4,28 3,34 4,11 2,47 2,29 Al ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND Cd ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND Cr 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,05 Pb 0,08 0,06 0,07 0,08 0,21 0,08 0,09 0,06 0,06 0,05 0,05 Cu ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND Hg (µg/l) 1,38 1,03 0,68 0,66 1,28 1,02 2,60 0,50 0,54 1,46 0,97 Fe 0,14 0,15 0,25 0,18 0,58 0,72 0,84 0,31 0,38 0,16 0,17 Unidades em mg/l exceto onde anotado
ND: Não Detectado
É alta a DQO, mostrando compostos orgânicos não biodegradáveis, notadamente poeiras com ferro, compostos clorados e hidrocarbonetos de petróleo. A concentração média de nitrogênio amoniacal é bastante alta, acima dos limites de classe 4 de CONAMA. O nitrogênio amoniacal será oxidado a nitrito e nitrato O teor de fósforo é suficiente para colocar as águas superficiais em classe 4, com chance de eutrofização.
O SO2 do ar é oxidado a SO4 em presença de NaCl e da umidade atmosférica.
concentração de cromo e mercúrio excedem limites de classe 4, mostrando poeiras atmosféricas bem poluídas. Os altos teores de cloretos mostram que as fontes de origem marinha também tem influência na qualidade do ar desta Região Metropolitana.
A figura 1 apresenta a relação entre o teor médio histórico de SO2 no ar e o de sulfatos
nos pontos de amostragem. Trata-se de uma simplificação pois esta relação depende de muitos fatores tais como períodos de dias com chuvas e sem chuvas, tipos de fontes emissoras, aspectos meteorológicos, etc.
Figura 1: Comparação entre o teor de SO2 ( !"#$%&',&(-&*&.*&/012(3,4&'( chuva de P. Alegre.
Verifica-se que há boa aderência entre estes contaminantes tanto junto ao 8o DISME, zona considerada pouco poluída, quanto junto à CEEE e Rodoviária onde é grande o volume de tráfego. Em outros pontos esta correlação não é tão direta.
A figura 2 mostra grandes relações entre o NOX e NO-3 nos pontos Azenhae HPS, mas
menor relação nos outros pontos com grande volume de tráfego tais como a Rodoviária e a CEEE.
O NOX pode ser oxidado a NO3
formando o ozônio a nível do solo, ocasionando com grandes danos sanitários e ambientais.
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 AZENHA OITAVO DISME
HPS RODOVIARIA CEEE BENJAMIN
CONSTANT
SO2 *10 (mg/m3) SO4 (mg/l)
SO2 x10 (µg/m3)
CONCLUSÕES
A qualidade do ar na Região Metropolitana de P. Alegre apresenta teores médios de material particulado variando entre 39 e 136 µg/m3 excedendo os padrões ambientais médios anuais em vários pontos da região.
Concentrações de SO2 variam entre 5 e 48 µg/m3 excedendo os padrões ambientais
apenas em episódios, dependendo do ano.
A concentração média de NOX varia entre 15 e 187 µg/m3 excedendo os padrões
principalmente junto à entrada de P. Alegre e à Rodoviária, pela grande influência do tráfego. As chuvas que já foram ácidas, tem se mantido dentro do pH de referência, mas os teores de amônia, fosfato, cromo e mercúrio transformaram a chuva da região metropolitana de P. Alegre em mais uma das fontes de contaminação dos recursos hídricos superficiais regionais.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos à FEPAM/RS e à SMAM pela gentil cessão de seus bancos de dados. Parte deste trabalho foi executado com recursos de PRONEX/MCT.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. AWWA, APHA, WET, 1995. The Standard Methods, Washington, USA.
2. FEPAM/RS, 1997. Divisão de Qualidade do Ar. Boletim de Qualidade do AR da RMPA, P. Alegre/RS.
3. SMAM/PMPA, 1997. Divisão de Controle de Fontes Poluidoras, P Alegre/RS. 4. PRONEX/MCT,1998. Impactos Ambientais da Drenagem Urbana, IPH/UFRGS.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
AZENHA OITAVO DISME
HPS RODOVIARIA CEEE BENJAMIN CONSTANT NO2 *100 ( ) NO3 ( ) NOX*100 (µg/m3) NO3 (mg/l)
