Química Ambiental

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Química Ambiental

Margarete Casagrande Lass Erbe

2011

Curitiba-PR

PARANÁ

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Catalogação na fonte pela Biblioteca do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Paraná

Este Caderno foi elaborado pelo Instituto Federal do Paraná para o Sistema Escola Técnica Aberta do Brasil - e-Tec Brasil.

Presidência da República Federativa do Brasil Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância

Prof. Irineu Mario Colombo

Reitor

Profª. Mara Christina Vilas Boas

Chefe de Gabinete

Prof. Ezequiel Westphal

Pró-Reitoria de Ensino - PROENS

Prof. Gilmar José Ferreira dos Santos

Pró-Reitoria de Administração - PROAD

Prof. Paulo Tetuo Yamamoto

Pró-Reitoria de Extensão, Pesquisa e Inovação - PROEPI

Neide Alves

Pró-Reitoria de Gestão de Pessoas e Assuntos Estudantis - PROGEPE

Prof. Carlos Alberto de Ávila

Pró-Reitoria de Planejamento e Desenvolvimento Institucional - PROPLADI

Prof. José Carlos Ciccarino

Diretor Geral de Educação a Distância

Prof. Ricardo Herrera

Diretor Administrativo e Financeiro de Educação a Distância

Profª Mércia Freire Rocha Cordeiro Machado

Diretora de Ensino de Educação a Distância

Profª Cristina Maria Ayroza

Coordenadora Pedagógica de Educação a Distância

Profª. Carmen Ballão Watanabe

Coordenadora do Curso

Prof. Cesar Aparecido da Silva

Vice-coordenador do Curso

Adriana Valore de Sousa Bello Fábio Decker

Karmel Louise Pombo Schultz Kátia Ferreira

Suellen Santana de Freitas

Assistência Pedagógica

Profª Ester dos Santos Oliveira Profª Linda Abou Rejeili de Marchi Luara Romão Prates

Revisão Editorial

Eduardo Artigas Antoniacomi Tag Comunicações

Diagramação

e-Tec/MEC

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e-Tec Brasil

Apresentação e-Tec Brasil

Prezado estudante,

Bem-vindo ao e-Tec Brasil!

Você faz parte de uma rede nacional pública de ensino, a Escola Técnica Aberta do Brasil, instituída pelo Decreto nº 6.301, de 12 de dezembro 2007, com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino técnico público, na modalidade a distância. O programa é resultado de uma parceria entre o Ministério da Educação, por meio das Secretarias de Educação a Distância (SEED) e de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC), as universidades e escolas técnicas estaduais e federais.

A educação a distância no nosso país, de dimensões continentais e grande diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao garantir acesso à educação de qualidade, e promover o fortalecimento da formação de jovens moradores de regiões distantes, geograficamente ou economicamente, dos grandes centros.

O e-Tec Brasil leva os cursos técnicos a locais distantes das instituições de ensino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a concluir o ensino médio. Os cursos são ofertados pelas instituições públicas de ensino e o atendimento ao estudante é realizado em escolas-polo integrantes das redes públicas municipais e estaduais.

O Ministério da Educação, as instituições públicas de ensino técnico, seus servidores técnicos e professores acreditam que uma educação profissional qualificada – integradora do ensino médio e educação técnica, – é capaz de promover o cidadão com capacidades para produzir, mas também com autonomia diante das diferentes dimensões da realidade: cultural, social, familiar, esportiva, política e ética.

Nós acreditamos em você!

Desejamos sucesso na sua formação profissional!

Ministério da Educação Janeiro de 2010

Nosso contato

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Indicação de ícones

Os ícones são elementos gráficos utilizados para ampliar as formas de linguagem e facilitar a organização e a leitura hipertextual.

Atenção: indica pontos de maior relevância no texto.

Saiba mais: oferece novas informações que enriquecem o assunto ou “curiosidades” e notícias recentes relacionadas ao tema estudado.

Glossário: indica a definição de um termo, palavra ou expressão utilizada no texto.

Mídias integradas: sempre que se desejar que os estudantes desenvolvam atividades empregando diferentes mídias: vídeos, filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.

Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em diferentes níveis de aprendizagem para que o estudante possa realizá-las e conferir o seu domínio do tema estudado.

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Sumário

9 11 11 13 15 16 16 17 19 20 24 32 34 35 38 43 48 52 53 52 54 55 57 58 51 28 15 19 23 31 35 41 47 51 55

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18.1 Chuva ácida 100 61 65 71 78 83 88 94 66 73 79 83 89 95 103 107 67 74 90 95 104 109 96 105 61 65 71 77 81 87 93 99 103 107 103 121

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1.1.4 Fisicoquímica

É o estudo dos fundamentos físicos dos sistemas químicos e dos processos físicos através da termodinâmica química e da termoquímica, da cinética química, da mecânica estatística, da espectroscopia e da eletroquímica. Através de parâmetros físicos, químicos e de metais é possível verificar a composição química dos materiais: água, solo e ar, determinando o grau de comprometimento existente, frente aos indicadores da qualidade, apresentados pela legislação federal, estadual e municipal.

Você sabia?

O pH é uma das propriedades elétricas mais importantes para determinar o grau de acidez ou alcalinidade dos materiais? A água pura encontra-se dissociada em pequenas quantidades de íons H+ e de íons OH-. A 24ºC o produto iônico [OH-] . [H+] é igual a 1 x 10-14 . O logarítmico negativo da concentração dos íons H+ é igual ao pH. A 24ºC o pH da água pura é igual a 7, considerada neutra (Tabela 1.1).

Tabela 1.1: pH de alguns materiais presentes no nosso cotidiano Crosta ou crosta terrestre é a

camada mais externa do planeta e é a parte superior da litosfera. Sendo a camada sólida mais ex-terna do planeta, é constituída por rochas e solo, com uma es-pessura variável de 5 a 70 km. A crosta é menos rígida e mais fria do que o manto e o núcleo da Terra. Manto é a camada que dá a estrutura da Terra e fica direta-mente abaixo da crosta, prolon-gando-se em profundidade até ao limite exterior do núcleo. O manto terrestre estende-se desde cerca de 30 km de profundidade até 2 900 km abaixo da

superfí-cie (transição para o núcleo). Hidrosfera compreende todos os rios, lagos ,lagoas e mares e todas as águas subterrâneas, bem como as águas marinhas e salobras, águas glaciais e lençóis de gelo, vapor de água, as quais correspondem a 71% de toda a superfície terrestre. Incluem-se na hidrosfera todos os organismos vivos que habitam na água ou dependem dela e também todos os habitats aquáticos.

Você sabia que a hidrosfera e a atmosfera juntas permitem a vida no planeta, tendo sido também os agentes formadores dos mais importantes combustíveis fósseis: o petróleo e o carvão.

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Aula 1 - Química e o meio ambiente

Substância pH

VINAGRE 2,4-3,4

SUMO DE LARANJA OU MAÇÃ 3,5

CERVEJAS 4,0 - 5,0 CAFÉ 5,0 CHÁ 5,5 CHUVA ÁCIDA < 5,6 LEITE 6,3 - 6,6 ÁGUA PURA 7,0 SALIVA HUMANA 6,5 - 7,5 SANGUE HUMANO 7,35 - 7,45 ÁGUA DO MAR 8,0 SABONETE 9,0 - 10,0 AMONÍACO 11,5 “ÁGUA SANITÁRIA” 12,5

HIDRÓXIDO DE SÓDIO (soda cáustica) 13,5 Fonte: EXPLICATORIUM, 2009.

1.1.5 Bioquímica

Estuda todas as interações químicas que ocorrem nos organismos vivos. Está direta ou indiretamente ligada aos processos biológicos que ocorrem no solo, água e ar, relacionando-os com os compostos orgânicos, micro-organismos, energia solar, considerando o metabolismo animal e vegetal. Parâmetros microbiológicos e análises ecotoxicológias são indicadores da qualidade, apresentados pela legislação federal, estadual e municipal.

1.2 A química interage com o meio ambiente

Dentre as várias definições para meio ambiente, vamos ver como o conjunto de fatores afetam diretamente o metabolismo ou o comportamento dos seres vivos que habitam no mesmo ambiente. Nesses fatores estão incluídos o solo, a água e o ar, denominados abióticos e os próprios seres vivos, nas suas relações ecológicas, denominados bióticos.

A questão ambiental é tão ampla e seus elementos tão interconectados que fica difícil a sua delimitação. Como exemplificado por Foladori (2001), no livro “Limites do desenvolvimento sustentável”, os indicadores da crise ecológica do planeta estão ligados diretamente com os problemas ambientais. Destacam-se: devastação das matas, contaminação da água, contaminação de costas e mares, sobre exploração de mantos aquíferos, erosão de solos, desertificação, perda da diversidade agrícola, destruição da camada de ozônio e aquecimento global do planeta. Observa-se que desagregando cada uma dessas variáveis, surgem outras mais detalhadas,

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Aula 2 - In put x out put

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Aula 3 - Solo

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Aula 3 - Solo

Figura 3.1: Características do solo conforme profundidade. Fonte: SCHAETZEL & ANDERSON (2005) (adaptado).

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Aula 4 - A química do solo

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Aula 5 - Contaminantes do solo -

resíduos perigosos

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Aula 6 - Características de resíduos

perigosos, inertes e não inertes

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Aula 6 - Características de resíduos perigosos, inertes e não inertes

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Aula 7 - Disponibilidade de água

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Aula 7 - Disponibilidade de água Figura 7.1: O ciclo hidrológico Fonte: TEIXEIRA, 2009

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Aula 8 - As águas subterrâneas

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Quadro 8.1: Constituintes inorgânicos naturais comumente encontrados na água.

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Aula 8 - As águas subterrâneas

Quadro 8.2: Características da água natural.

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Quadro 8.2: Características da água natural.

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Aula 9 - Poluição das águas

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Figura 9.5: Plumas hidrotermais em zonas de separação de placas.

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Aula 10 - Classes de qualidade das águas

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CLASSE ESPECIAL: águas destinadas ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção

à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas

à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral

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CLASSE 1: águas que podem ser

destinadas

ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado à proteção das comunidades aquáticas;

à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000.

à irrigação de fortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película

à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas;

destinadas

ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencial à proteção das comunidades aquáticas;

à irrigação de fortaliças plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto

à aquicultura e à atividade de pesca.

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Aula 10 - Classes de qualidade das águas CLASSE 3:

águas que podem ser destinadas

ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencial ou avançado à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras à pesca amadora.

à recreação de contato secundário. à dessedentação de

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destinadas

à proteção das comunidades aquáticas

à aquicultura e à atividade de pesca

destinadas

à pesca amadora à recreação de contato secundário

destinadas à navegação à harmonia paisagística CLASSE ESPECIAL: águas destinadas

à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral à preservação do

equilíbrio natural das comunidades aquáticas

destinadas

à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000. à proteção das comunidades aquáticas; à aquicultura e à atividade de pesca ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado

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Aula 10 - Classes de qualidade das águas CLASSE 2:

águas que podem ser destinadas

à pesca amadora à recreação de contato secundário

destinadas

à navegação à harmonia paisagística

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Aula 11 - Condições e padrões de

qualidade das águas

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Aula 11 - Condições e padrões de qualidade das águas

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Aula 11 - Condições e padrões de qualidade das águas

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Aula 12 - Contaminação de aquíferos

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Aula 12 - Contaminação de aquíferos

Figura 12.4: Aterro de resíduo domiciliar. Fonte: FETTER, 1992

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Quadro 12.1: Atividades antrópicas potencialmente poluidoras de aquífero

ATIVIDADES CARACTERÍSTICA DA CARGA CONTAMINANTE PRINCIPAL CONTAMINANTE

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Quadro 12.1: Atividades antrópicas potencialmente poluidoras de aquífero

ATIVIDADES CARACTERÍSTICA DA CARGA CONTAMINANTE PRINCIPAL CONTAMINANTE

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Aula 13 - Compostos orgânicos tóxicos

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Figura 13.1: 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina.

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Aula 13 - Compostos orgâncos tóxicos

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Aula 14 - O ar que respiramos

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Aula 14 - O ar que respiramos

Quadro 14.1: Principais componentes do ar seco.

GÁS FÓRMULA FRAÇÃO DE VOLUME

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Quadro 14.1: Principais componentes do ar seco.

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Aula 14 - O ar que respiramos

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Aula 15 - Camada de ozônio

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Aula 15 - Camada de ozônio

Figura 15.1: Camada de ozônio na atmosfera terrestre. Fonte: COSTA, 2005.

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Aula 16 - Efeito estufa

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Aula 16 - Efeito estufa

METANO CH PECUÁRIA 28% (ruminação, fermentação intestinal, esterco) QUEIMA DE GÁS NATURAL CAMPOS DE ARROZ INUNDADOS ESGOTO QUEIMA DE CARVÃO E DE MATERIAL VEGETAL ATERRO E LIXÕES (decomposião de resíduos orgânicos) Permanece ativo na atmosfera por 12 anos 4

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Aula 17 - Ciclo do carbono

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Aula 17 - Ciclo do carbono

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Figura 17.1: Esquema do ciclo do carbono. Fonte: WIKIPÉDIA 5, 2010.

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Aula 17 - Ciclo do carbono

CARBONO na atmosfera RESPIRAÇÃO (plantas e animais) Quebra da glicose em dióxido de carbono.(1) FUNGOS e BACTÉRIAS Decomposição de plantas e animais COMBUSTÃO E MATERIAL ORGÃNICO Carvão, produto do petróleo, gás natural, agrocombustíveis SUPERFÍCIE DOS OCEANOS A água mais quente

libera o CO dissolvido ERUPÇÕES VULCÂNICAS(2) Liberam vapor d’água, CO2 e SO2 PRODUÇÃO DO CIMENTO CO2 é liberado quando o calcário é aquecido para produzir a cal Permanece ativo na atmosfera por 100 anos

(1) Sequência da reação C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O.

(2) O CO2 liberado pelas ERUPÇÕES VULCÂNICAS é aproximadamente igual ao montante retirado de

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Aula 18 - Ciclo do enxofre

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Aula 18 - Ciclo do enxofre

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Aula 19 - Vulcões

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Aula 19 - Vulcões

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Figura 19.4: Localização dos HOTSPOTS mais conhecidos no mundo.

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Aula 20 - Mudanças climáticas e legislação

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Referências

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Atividades autoinstrutivas

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Currículo do professor-autor

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