Química da Atmosfera - Parte III

Aula 8

Química da Atmosfera - Parte III

AMOSTRAS DE “AR”: - Aspectos analíticos

- Métodos de análise

Prof. Rafael Arromba de Sousa

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

Aulas 6 e 7:

Composição química e os principais poluentes da atmosfera

Características gerais da atmosfera

Transporte de substâncias na biosfera e os Ciclos biogeoquímicos

Principais problemas ambientais relacionados à poluição atmosférica

Relembrando ...

www.youtube.com/watch?v=3AlMryEKpNI

2

COMO MONITORAR O “AR”/ ATMOSFERA:

Aspectos analíticos

As amostras de ar

“Outdoor” sampling

“Indoor” sampling

Contaminação ambiental

- Gases provenientes do solo

- Compostos voláteis no

ambiente de trabalho (saúde

ocupacional)

A contaminação de ambos os ambientes podem ser prejudiciais à saúde humana !

Atmosfera

s

ab

erta

s

Atm

osfe

ras in

tern

as

Amostragem de ar

4

PROCEDIMENTO GERAL

Retenção/ Pré-concentração dos analitos seguida de uma extração ou dessorção

Obtenção da amostra laboratorial considerando a representatividade da mesma

- NECESSÁRIA quando não se tem disponível um equipamento para monitoração em tempo real

Soxhlet

Ultrasom

Extração com fluido supercrítico

Sorção em

suportes

:

- sílica gel

-

fibras

- polímeros orgânicos

MODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃO

Equipamentos específicos

“Monitor Beta”

Usado para coleta de material particulado

Amostragem de ar

Exemplos de amostradores de “ar”

1)

Total suspended particle

sampler (TSP)

Coleta partículas do ar que flui

(vazão e tempo determinados)

por um filtro (fibra de vidro)

PERMITE realizar as análises no laboratório e se adéqua à determinação de traços

Técnicas instrumentais usuais

(tipo: depende do analito)

Possibilitada pela

etapa de pré-concentração

2)

PM-10 samplers

Coleta partículas com ᶲ < 10 µm

Usa filtros de:

- fibra de vidro

- teflon

Amostragem de ar

6

3)

High volume PS-1 samplers

Para baixas concentrações de SVOCs, PCBs, pesticidas e dioxinas cloradas

4)

Personal sampling pumps:

Exemplos de amostradores de “ar”

1)

Canister samplers

ou

Tedlar bag

O ar é “aprisionado” em diferentes tipos

de recipientes, dependendo da

concentração esperada

2)

“Amostrador de fita” (Monitor Beta)

Para materiais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fita

3)

Tubos sorventes ou impingers

Tubos com materiais sorventes ou com líquidos (impingers) nos quais os analitos ficam

sorvidos ou dissolvidos

Inerte Impermeável Transparente ou não

Amostragem de ar

O “ar” ou constituintes do ar são SEMPRE retidos em um RECIPIENTE/ MATERIAL

ÚNICO

MAS

existem diversos termos técnicos para diferenciar as formas e frequencia da

amostragem



... Constatação importante:

Ex:

1) Termo “amostragem de fonte”:

amostragem de chaminé

2) Termo “amostragem individual”: “

Amostragem ... realizada com a finalidade de

avaliar razão de exposição ... Utiliza como instrumento equipamento carregado

individualmente”.

Qualidade do ar e Legislação

8

HISTÓRICO

1) Resolução

CONAMA nº 05

, de 15.06.89, que instituiu o Programa Nacional de

Controle da Qualidade do Ar "PRONAR”

2) Resolução

CONAMA nº 03

, de 28 de junho de 1990

 Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar

 Definiu a forma de amostragem:

-

Amostrador de grandes volumes (Hi-vol) ou equivalente

 Definiu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetros

-

Partículas totais em suspensão

- SO

-

CO

- O

-

Fumaça

- Partículas inaláveis

-

NO

Qualidade do ar e Legislação

HISTÓRICO

1) Resolução CONAMA nº 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa Nacional de Controle

da Qualidade do Ar "PRONAR

2) Resolução CONAMA n

_{03, de 28 de junho de 1990}



Padrões estabelecidos (limites máximos):

- Saúde da população

- Danos à fauna e à flora



Define que “poluente atmosférico” é qualquer forma de matéria ou energia

que afetem o ar alterando seus padrões de qualidade



Exige estratégias de controle das emissões para manter ou atingir os

padrões de qualidade estabelecidos



Esclarece que a monitoração de partículas e espécies químicas é importante

e frequentemente necessária.

Métodos recomendados:

10

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os

métodos



Exceto para “partículas” (quantificação das

partículas

):

métodos ópticos para contagem

- Espectrofotometria no UV-Vis (“colorimetria”)

- Espectrofotometria no IR

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os métodos

Os ANALITOS e os MÉTODOS:

SO

O

NO

Espectrofotometria

UV-Vis

Reação com:

1- formaldeído; 2- p-rosanilina

Reação com

KI em meio de amido

Reação com:

1- amina orgânica; 2- N-(1-naftiletilenodiamina)

Amostra

gasosa

Borbulhada em

soluções específicas

Formação de

produtos

coloridos

“Impregnada” em um

filtro (contendo agentes específicos)

12

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os métodos

... Os MÉTODOS baseados na espectrofotometria UV-Vis não são mais considerados

métodos “avançados”. Mas são adequados e confiáveis para estas aplicações!



ALGUNS DETALHES

Determinação de

SO

₂

:

Reação 1

:

SO

+ CH

O + H

O  HOCH

SO

H (reação de oxidação do SO

)

Reação 2

: HO

CH

SO

H

+ p-rosanilina 

ác.

p-rosanilina

metilsulfônico

CH₂SO₃H

CH₂SO₃H CH₂SO₃H

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os métodos

 ALGUNS DETALHES

Determinação de

O

₃

:

Reação 1

:

O

+ 2 KI + H

O  2 KOH +

O

+ I

(reação de redução do O

)

Reação 2

:

14

Determinação de

NO

₂

:

Reação 1

FORMAÇÃO DO ÁC. NITROSO:

2 NO

+ H

O 

HNO

+ H

_{+ NO}

-Reação 2

REAÇÃO COM

AMINA ORGÂNICA

(formação do íon diazônio)

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os métodos

Os ANALITOS e os MÉTODOS:



Espectrofotometria no

IR

pode ser aplicada a outros gases e substâncias:

O

, NO, SO

, ácido fórmico, VOCs e

HPAs

Espectros de referência para mais de 100 compostos!

www.epa.gov/ttn/emc/ftir/welcome.html

CO

CO

Absorção em:

2165 – 2183 cm

Absorção em:

2342 cm

Espectrofotometria

IR

16

Monitoração de partículas e espécies químicas –

Entendendo os métodos

Os ANALITOS e os MÉTODOS



Espectrofotometria no IR (aspectos práticos):

CUBETAS OU CELAS  caminhos ópticos “longos”

10 cm  para analitos em concentrações “altas”

20 –

100

m 

para

analitos em concentrações “baixas”

Qualidade do ar e

Química analítica

Espécies

orgânicas

Espécies

inorgânicas

Monitoração “completa”

da qualidade do ar

Espécies químicas

gasosas

Espécies químicas

adsorvidas em

sólidos

Qualidade do ar e Química analítica

Espécies

orgânicas

Espécies

inorgânicas

LITERATURA RECOMENDADA

Yaman, M. & Erela, E. Combining Preconcentration

Methods for the Determination of

Lead

and

Nickel

in Ambient Air by FAAS, At. Spectros. 33 (2012) 212

Camel, V. M. & Cauda, M. Trace Enrichtment Methods

for the Determination of

Organic Pollutants

in Ambient

R

ef

er

ências

usadas nes

ta

aula

Baird, C. Química Ambiental; Tradução Maria Angeles Lobo Recio e Liz Carlos M. Carrera, 2 ed, Porto Alegre, Bookman, 2002.

Mozeto, A. Química Nova na Escola , Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, 2001, 41.

http://www.clu-in.org/issues/default.focus/sec/vapor_intrusion/cat/site_investigation_tools/, acessado em 16-07-13.

Zhang, C. C. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, Canada, John Wiley & Sons, 2007.

http://www.uregina.ca/science/chem-biochem/facilities/TAF1/Air%20Sampling.html, acessado em 17-07-13. http://blogs.dallasobserver.com/unfairpark/2012/04/meet_the_most_scrutinized_frac.php, acessado em 17-07-13. http://www.newterra.com/solutions/tedlar-gas-sampling-bags/, acessado em 17-07-13. http://www.ibama.gov.br/areas-tematicas-qa/programa-proconve, acessado em 19-07-13. http://www.mma.gov.br/estruturas/163/_arquivos/promot_163.pdf, acessado em 19-07-13.

FUNDACENTRO. O Tamanho das Partículas de Poeira Suspensas no Ar do Ambiente de Trabalho, Ministério do Trabalho e Emprego, 2001.

Paralelamente ao último módulo

(Solo e sedimentos) -

Seminários

...

Preparados

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