QUI 163 Química Ambiental. Aula 1 - Introdução à Química Ambiental

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Aula 1 - Introdução à Química Ambiental

Prof. Dr. Júlio Silva 2º Semestre, 2019

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas

Depto. de Química

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 Química  ciência que estuda a composição, estrutura, propriedades

da matéria, as mudanças sofridas por ela durante as reações químicas e a sua relação com a energia)

 Química  Analítica, Orgânica, Inorgânica e Físico-Química

 Aplicação limitada  termos caindo em desuso

 _{Química dos Materiais, Química Medicinal, Química dos}

Alimentos, Educação em Química, Química Ambiental

 Sub-áreas multidisciplinares  uso crescente !

Química Ambiental

área de grande crescimento nas ultimas décadas

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Estuda processos químicos (formação, composição e interações) que ocorrem no meio ambiente (água, solo e ar)

Quais são as consequências (benefícios e malefícios) ?

QUÍMICA

AMBIENTAL

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“Atualmente, há uma grande preocupação em entender a química do meio ambiente, com o objetivo de melhorar a qualidade de vida

em nosso planeta”

 Plásticos biodegradáveis

 A substituição do CFC (clorofluorcarbono) como gás refrigerante em geladeiras, aparelhos de ar-condicionado e propelentes de aerossol

 _{Reciclagem de materiais (metais, plásticos, papel, borracha, resíduos}

industriais, lodo de esgoto, etc)

 _{Química verde}

 _{Guia para mudança de comportamento da sociedade?}

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ECOSSISTEMA

Ecossistema é uma comunidade de organismos que interagem

entre si e com o meio ambiente ao qual pertencem.

Lagos, florestas, Savanas, Tundra, etc.

Não se trata apenas de um lugar no espaço, mas de

todas as condições físicas, químicas e biológicas que

favorecem ou desfavorecem o desenvolvimento

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É o conjunto de todos os ecossistemas do planeta Sistemas integrados de seres vivos e ambientes físicos

BIOSFERA Litosfera Hidrosfera Atmosfera Camada superficial, sólida, da Terra, composta de rochas, solo e sedimentos Ambiente líquido

(oceanos, lagos, rios) Camada de ar que envolve a Terra BIOSFERA

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INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL

POLUIÇÃO

• Alterações introduzidas pelo homem no ecossistema que

causam desequilíbrios (novos equilíbrios) que resulte em

prejuízos aos organismos vivos ou prejudique um uso

previamente definido para ele.

POLUENTE

• Qualquer substância que possa tornar o ambiente

impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, inconveniente ao bem

estar público, danoso aos materiais, à fauna, à flora ou

prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às

atividades normais da comunidade.

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INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL

A história antiga

“Eis aqui pois o que diz o Senhor: Nisto conhecerás tu que eu sou o Senhor: eis que ferirei eu a água do rio com a vara, que tenho na minha mão, e essa água se converterá em sangue. Os peixes também, que estão no rio, morrerão; as águas se corromperão; e os egípcios, que beberem, serão atormentados” (Moisés, Velho Testamento, Êxodo apud ROCHA et al., 2004)

A registros de poluição desde os tempos bíblicos

Desequilíbrio ambiental _{excesso de MO nos sedimentos do rio Nilo}

Crescimento de algas vermelhas  Consumo de O₂ (DBO) 



!!

● Para muitos de nós, a química do meio ambiente é uma área do conhecimento que surgiu dentro da química nestas últimas décadas.

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INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL

No início... Poucos homens sobre a crosta

Homem sedentário  poluição (orgânica ou inorgânica ?)

Homem nômade

Aristóteles (322 a.C.)  Estudos de organismos em água poluídas (indicadores de poluição?)

Bíblia (3.000 anos – Moisés Velho Testamento)  Conceitos básicos de higiene (pestes, pragas de roedores, insetos, etc.)

Índia (4.000 anos) _{Primeiro sistema eficiente de distribuição de água}

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Riacho do Navio

“Riacho do navio

Corre pro pajeú

O rio Pajeú vai despejar

No São Francisco

O rio São Francisco vai bater no “mei” do

mar”

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Grécia e Roma – Grandes obras de engenharia

Latrina pública (século I d.C.)

Toaletes públicos da cidade antiga de Ephesus em Izmir, Turquia

https://pt.dreamstime.com/foto-de-stock-toaletes-p%C3%BAblicos-da-cidade-antiga-de-ephesus-image98532862



Esquerda?

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Efluentes domésticos (Idade Média – 440 a 1400 d.C)  Poluição de rios (peste bubônica)

Inglaterra (XVIII) _{doenças (cólera) e morte de peixes}

Efeito da diluição na Inglaterra?

Revolução Industrial  Efluentes... ?

Inglaterra (XVIII) _{Início da caracterização/tratamento da poluição}

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• 1840 (Justus von Liebig, 1803-1873)  relação entre o crescimento de plantas em esterco (adubo)

• Robert Koch (1843-1910)  Tuberculose (1882) e cólera (1883) são transmitidas por bactérias

• 1884 (Max von Pettenkofer, 1818-1910)  contaminação de água por infiltração devido a proximidade com fossas

A história contemporânea

Cemitérios ?

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https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-chuva-acida.htm

• Nature 1872: minuciosa análise da qualidade do ar nas cidades inglesas de Londres e Manchester

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• 1868  Discussão dos problemas ligados a DBO (marco inicial)

• 1907  filtração era o principal método de tratamento de água potável (redução de 99% de bactérias)

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INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL

● Estes são apenas alguns exemplos que demonstram que a Química

voltada aos processos ambientais não é algo novo

“Durante muito tempo fizemos química de frente para a bancada, mas

de costas para a janela dos laboratórios”

● Esse aparente desinteresse pelos processos químicos que ocorrem na

biosfera não ocorreu apenas no Brasil, mas foi um fenômeno global

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Década de 60...

A informação transformou nosso planeta em um sistema único

Uso indiscriminado de pesticidas colocando em risco a nossa saúde: contaminação de alimentos e água

Lixo urbano e industrial descartados inadequadamente O ar estava se tornando irrespirável

Modelo econômico tratava o nosso planeta finito e limitado como se fosse algo infinitamente rico e capaz de prover recursos ilimitados a uma

população que crescia assustadoramente O planeta visto do espaço

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Produção de Alimentos x Crescimento da População

 Produtividade de culturas agrícolas  limitada pela escassez de elementos essenciais (NPK);

 Baixa fertilidade dos solos, exaustão desses nutrientes em virtude de sistemas de produção intensiva ou pela elevada acidez do solo;

 A utilização de corretivos da acidez e fertilizantes  estratégia utilizada para minimizar esses problemas;

 Aumento da produção agrícola no país, tem levado ao uso crescente desses produtos químicos;

 Setor de adubos/fertilizantes no Brasil atingiu um faturamento superior a US$ 16 bilhões na última década (BNDES);

 País é o quarto consumidor mundial de fertilizante NPK;

 Maioria dos fertilizantes comerciais são derivados de rochas – recursos naturais não – renováveis;

 Jazidas naturais são escassas e a produção nacional não supre a alta demanda exigida tornando o país um alto exportador;

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Década de 70

Resultados produzidos como fruto da organização e da mobilização da sociedade

Legislação ambiental cada vez mais restritiva e preocupada com o destino

dos compostos químicos no meio ambiente

Avaliação de risco ambiental e com o risco de exposição às novas moléculas produzidas pelo homem, de cuja toxicidade pouco se sabia

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Hormônio do crescimento. Estimula a tireoide e as glândulas sexuais

Tiroxina, hormônio que controla a velocidade do metabolismo celular, na manutenção do peso e do calor corporal, no crescimento e no ritmo cardíaco.

Paratormônio: regula a quantidade de

cálcio e fósforo no sangue.

Timo está situado entre os pulmões. Produz um hormônio que atua na defesa do organismo do recém-nascido contra infecções

Adrenalina, hormônio que prepara o corpo para a ação.

Hormônios (insulina e o glucagon)

As glândulas sexuais são os ovários e os

testículos, que fazem parte do sistema reprodutor feminino e do sistema reprodutor masculino.

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 Interferente endócrino (IE): substância química que pode interferir no funcionamento do

sistema endócrino de espécies animais e seres humanos.

 Classificação: micropoluentes orgânicos, substâncias tóxicas persistentes (STP), poluentes orgânicos persistentes (POP), poluentes emergentes, dentre outros

 Comportamento do IE: Estrogênico (esteróides hormonais que atuam no desenvolvimento sexual feminino e suas funções reprodutivas) e androgênico (esteróides hormonais responsáveis pelo desenvolvimento das características sexuais secundárias masculinas)

 Doenças: câncer de testículo, de mama e de próstata, a queda da taxa de espermatozóides, deformidades dos órgãos reprodutivos, disfunção da tireóide e alterações relacionadas com o sistema neurológico

 Origem: origem antrópica ou natural

 Origem antrópica: hormônios sintéticos (hormônios idênticos aos naturais, fabricados pelo homem e utilizados como contraceptivos orais e/ou aditivos na alimentação animal) e

xenoestrogênios (substâncias produzidas para utilização nas indústrias, na agricultura e para os

bens de consumo.

 Xenoestrogênios: pesticidas e aditivos plásticos, as bifenilas policloradas, os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, compostos de organoestanho, alquilfenóis, e ainda subprodutos de processos industriais, como as dioxinas e furanos;

 Fontes de contaminação: alimentação (substâncias utilizadas durante a produção de alimentos

industrializados e/ou no processo de embalagem dos mesmos), ou ainda através da ingestão de água potável contaminada, pois várias destas substâncias não são totalmente destruídas ou degradadas durante o processo empregado nas estações de tratamento, tanto de água como de esgoto.

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Os problemas de poluição ambiental ainda são cercados de muita desinformação

Dificultando a escolha da melhor opção preventiva ou mesmo paliativa para o problema

Parte dessa desinformação pode ser atribuída a um erro histórico cometido a cinco décadas atrás quando deixamos a sociedade sem

respostas sobre...

Riscos inerentes do uso de DDT

Metais Pesados

Emissão de gases causadores do Efeito Estufa, etc...

Década de 80

A questão ambiental passa a ser um tema de discussão em todos os segmentos da sociedade (democratização)

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A expectativa de vida do brasileiro está aumentando

(anos 50 = 43,3 anos, hoje = 75,8 anos)

Avanços da química na área de saneamento ambiental e processos de

desinfecção de água, aumento e diversificação da produtividade agrícola à custa de insumos químicos, bem como da bioquímica, que serve como base

da medicina preventiva, desenvolvendo vacinas e novas drogas que

aumentam a nossa longevidade

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Dentro de um assunto tão complexo, inúmeras perguntas ainda estão sem respostas...

• Qual a magnitude do efeito estufa e todas as suas consequências? • Qual a toxicidade ou poder mutagênico de todas as novas moléculas que são produzidas?

• Como resolver o problema da fome (acesso a alimentos em quantidade e qualidade adequadas)?

• Como resolver o problema da escassez de água (1 bilhão de pessoas sem água potável de qualidade)?

•Como resolver o problema da qualidade do ar imprópria (1 bilhão de pessoas)?

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Sociedade civil

Empresa

Centros de Pesquisa

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...A QUÍMICA AMBIENTAL SERÁ SEMPRE UM

TEMA ATUAL !

AINDA HÁ MUITO A SER FEITO...

EM TERMOS DE CONHECIMENTO...

EM TERMOS DE PREVENÇÃO...

EM TERMOS DE RECUPERAÇÃO...

EM TERMOS DE LEGISLAÇÃO...

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Referências Bibliográficas

1. ROCHA, J. C., ROSA, A. H., CARDOSO, A. A., Introdução à Química Ambiental, Porto Alegre, Bookman, 2004.

2. http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/introd.pdf. Acessado em 13/11/2012.

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