Ciências do ambienteimpactos. Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo

(1)

POLUIÇÃO

AR

(2)

Ciências do

ambiente-impactos ambientais

(3)

UNIDADE I

1.1. Introdução.

1.2. Composição da atmosfera

1.3. Altura e estrutura da atmosfera 1.4. Algumas definições importantes 1.5. Classificação dos poluentes

1.6. Unidades de medida para poluentes atmosféricos

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O AR ATMOSFÉRICO

• A atmosfera é um composto gasoso com

mais de 1000 km de espessura que envolve o globo terrestre.

• A ação que a força da gravidade exerce sobre suas moléculas assegura a

presença deste invólucro vital para homem

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ESTRATOS ATMOSFÉRICOS

TERRA TROPOSFERA ESTRATOSFERA IONOSFERA EXOSFERA Altitude média 11km Altitude 12 a 80km Altitude 80 a 600km Altitude 600 a 1000km

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COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA

Gases % em Volume Nitrogênio Oxigênio Vapor de água Argônio Dióxido de Carbono Neon Hélio Metano 78.1% 21% varia de 0 - 4% 0.93% por volta de 0.3% abaixo dos 0.002% 0.0005% 0.0002%

(7)

AR

POLUIÇÃO ÁGUA  estão quase sempre interrelacionadas.

SOLO

POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

(8)

PRINCIPAIS

(9)

Cinco compostos significam mais de 90% do problema da contaminação atmosférica:

1. Monóxido de carbono (CO);

2. Óxidos de nitrogênio (NO_x);

3. Hidrocarbonetos (HC);

4. Óxidos de enxofre (So_x);

5. Partículas

(10)

•

- POEIRAS: São partículas sólidas produzidas por manipulação, esmagamento, trituração e desintegração da matéria orgânica ou inorgânica, tais como rochas, minérios, etc.

- FUMOS: são partículas sólidas resultantes da condensação ou (re)sublimação de gases. Têm diâmetro médio inferior 0,5 µm.

-NÉVOAS: são gotículas líquidas em suspensão, produzidas pela condensação dos gases ou pela passagem de um líquido a estado de dispersão.

- VAPOR: é a forma gasosa de substâncias normalmente sólidas ou líquidas (a 25 0_{C e}

760 mmHg) que podem voltar a estes estados por aumento da pressão ou por dimunuição da temperatura.

- GASES: são normalmente fluidos sem forma que ocupam o espaço que os contêm e só podem liquefazer-se ou solidificar-se sob a ação combinada de aumento de pressão e redução da temperatura.

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Poluentes Primários, são aqueles que são emitidos diretamente pelas fontes para a atmosfera, sendo expelidos diretamente por estas (p.ex. os gases que provêm do tubo de escape de um veículo automóvel ou de uma chaminé de uma fábrica).

Exemplos: monóxido de carbono (CO), óxidos de azoto (NOx) constituídos pelo monóxido de azoto (NO) e pelo dióxido de azoto (NO2), dióxido de enxofre (SO2) ou as partículas em suspensão

Poluentes Secundários, os que resultam de reações químicas que ocorrem na atmosfera e onde participam alguns poluentes primários.

Exemplo: o ozônio troposférico (O3), o qual resulta de reações fotoquímicas, isto é realizadas na presença de luz solar, que se estabelecem entre os óxidos de azoto, o monóxido de carbono ou os Compostos Orgânicos Voláteis

1.5. Classificação dos poluentes

De acordo com a origem: a) Primários

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Classificação dos poluentes...

De acordo com o estado:

a) Gases e vapores: CO, CO₂, SO₂, NO₂

b) Partículas sólidas e líquidas: poeiras, fumos, névoas (AEROSÓIS ou AERODISPERSÓIDES).

-

De acordo com a composição química:

a) Poluentes orgânicos: HC’s, aldeídos e cetonas b) Poluentes inorgânicos: H₂S, HF, NH₃

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Emissões primárias

A. Partículas finas (menos que 100 m em diâmetro)

Metal; carbono; alcatrão; resina; polém; fungos; bactérias; óxidos; nitratos; sulfatos; silicatos; etc.

• catalizadores de reações normalmente lentas devido a alta

superfície específica;

•núcleos de condensação e coalescência de outras partículas e

vapores;

•alta toxicidade para plantas e animais ou corrosivos de

estruturas metálicas;

•se radioativas podem provocar mutações genéticas;

•como partículas sofrem atração gravitacional e eletrostática,

sujando tecidos, edifícios, etc.;

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Emissões primárias...

B Partículas grosseiras (maior que 100  m em diâmetro)

Apresentam os mesmos problemas em grau diminuído, porque:

• atração gravitacional mais efetiva;

•encontra limites nos mecanismos fisiológicos de defesa dos

animais e homem;

•permitem muito menos oportunidade para reações com

outros componentes do ar poluído (pequenas superfícies específicas);

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Emissões primárias...

C. Compostos orgânicos

Composto Grupo funcional Função CH ₃_-OH OH ÁLCOOL CH ₃_{- C - CH}₃ CETONA CH ₃_{- NH}₂ NH ₂ AMINA CH ₃_{- C} O OH C O O OH C ÁCIDO ORGÂNICO CH ₃_{- O - CH}₃ O ÉTER CH ₃_{- C} O H O H C ALDEÍDO CH3 – SH R SH Compostos Sulfurados (MERCAPTANAS) Hidrocarbonetos

aromáticos e alifáticos, saturados e insaturados e seus derivados

oxigenados e halogenados.:

 emitidos como vapores ou até gotículas

 odores

(16)

2. Fontes de poluição atmosférica:

•

2.1) Fontes naturais: poluição originada por fenômenos

biológicos e geoquímicos como é o caso das reações químicas na atmosfera.

2.2) Fontes antropogênicas: poluição originada pela atividade

humana (industrial ou urbana):

a) Fontes estacionárias (ou fixas): combustão, processo industrial, queima de resíduos sólidos.

•

(17)

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

• FONTES MÚLTIPLAS

podem ser FIXAS ou

MÓVEIS, geralmente se

dispersam pela comunidade, oferecendo grande

dificuldade de serem

avaliadas na base de fonte

por fonte Ex: Carros x

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FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

• FONTES ESPECÍFICAS são FIXAS em determinado território, ocupam na comunidade área relativamente

limitada e permitem uma avaliação na base de

fonte por fonte

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Poluição atmosférica

(20)

POLUIÇÃO DO AR NAS

(21)

(22)

Principais fontes de poluição do ar e principais poluentes

FONTES POLUENTES

COMBUSTÃO Material particulado. Dióxido de enxofre; Trióxido de enxofre, Monóxido de carbono, Hidrocarbonetos e Óxidos de nitrogênio

FONTES PROCESSO INDUSTRIAL Mat. particulados (fumos, poeiras, névoas) Gases: - SO₂- SO₃ - Hcl, Hidrocarbonetos

ESTACIONÁRIAS QUEIMA RESÍDUOS SÓLIDOS

Material particulados

Gases: - - SO₂ - SO₃ - No_x - HCl

OUTRAS Hidrocarbonetos, Material particulado

FONTES MÓVEIS Veículos: Gasolina,

Diesel, Álcool, Aviões, Moto, Barcos, Trens

Material particulado, Monóxido Carbono, Óxidos de Nitrogênio, Hidrocarbonetos. Aldeídos, Ácidos Orgânicos.

FONTES NATURAIS Material particulados - poeiras

Gases: SO₂ - H₂S - CO - NO₂, Hidrocarbon

REAÇÕES QUÍMICAS NA ATMOSFERA. EX: Hidrocarbonetos + óxidos de nitrogênio (luz solar)

Poluentes secundários - Aldeídos, Ácidos orgânicos, Nitratos orgânicos, Aerosol fotoquímico, etc.

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• A poluição natural é originada por fenômenos físicos, biológicos e geoquímicos.

• Entre as fontes naturais podemos

apontar o solo, a vegetação (polinização), os oceanos, vulcões e fontes naturais de líquidos, gases e vapores, descargas

elétricas atmosféricas, etc

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

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FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

FONTES NATURAIS

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HAVAI - KILAUEA

Setembro 2004 – emissão de 2500 toneladas de enxofre por dia

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Transmissão da

Tuberculose , gripe, etc ...

Os seres humanos...

(27)

DIÓXIDO DE CARBONO (CO

₂

)

• FONTES

 respiração, decomposição de plantas e animais e queimadas naturais de florestas;

 queima de combustíveis fósseis, desflorestamento, queima de biomassa e fabricação de cimento

• CONCENTRAÇÃO

 antes 1750 - 280 ppmv (partes por milhão por volume )  em 1958 – 315 ppmv

(28)

DIÓXIDO DE CARBONO (CO

₂

)

• Contribui para o equilibrio térmico do planeta

• Matéria prima para fotossíntese

• EFEITOS

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METANO (CH

₄

)

• FONTES

 Matéria orgânica em decomposição

 Cultivo de arroz, queima de biomassa, queima de combustíveis fósseis

 Atual – 1,72 ppmv

(30)

• EFEITOS

 Pulmões

 Sistema cardiovascular e sistema nervoso

(31)

• FONTES

 Oceanos, florestas tropicais

 Produção de nylon, ácido nítrico, atividades agrícolas, queima de biomassa e queima de combustíveis fósseis

 Em 1993 – 310 ppbv (partes por bilhão por volume)  Antes Revolução Industrial – 275 ppbv

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ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO

₂

)

• EFEITOS

 Inflamações do sistema respiratório (traqueítes, bronquites crônicas, enfisema pulmonar,

broncopneumonias)  Reduz fotossíntese  Chuvas ácidas

(33)

MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

• FONTES  Tráfego (veículos)  Indústrias  Vegetação • CONCENTRAÇÃO

 A partir dos anos 80, a emissão de CO pelos automóveis passou de 33 gramas por quilômetro rodado (gCO/Km) para 0,43 gCO/Km o que resultou numa queda progressiva na poluição, mesmo com o aumento da frota de veículos. Contudo em 2000 apresentou um pequeno crescimento.

(34)

• FONTES:

produção de espumas, industria de ar condicionado, aerossois

• EFEITOS

 Destruição da camada de ozônio  Efeito estufa

 Radiação ultravioleta (queimaduras de pele, câncer de pele)

(35)

PADRÕES DE QUALIDADE DO

AR

• São concentrações máximas de poluentes

suportáveis por um dado intervalo de tempo.

• Depende da toxidez específica de cada

poluente, de sua concentração e do tempo de exposição.

(36)

MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

• EFEITOS

Concentração

atmosférica de CO (ppm)

Tempo médio para

acumulação (minutos) 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

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DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO

₂

)

• FONTES

 Combustão (petróleo e carvão mineral)  Veículos à diesel

• EFEITOS

 Sistema respiratório

 Problemas cardiovasculares  Chuva ácida

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CHUVA ACIDA

• Precipitação (chuva) de solução ácida, contendo principalmente ácido sulfúrico (H₂SO₄) e ácido nítrico (HNO₃) com pH em torno de 2

• H2O + SO2

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CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS

• Nas florestas

– Destruição das células respiratórias das

folhas das árvores, ocasionando a morte de árvores, incluindo sementes.

• Aumento da acidez das águas dos lagos

– Destruição da vegetação aquática

– Morte de peixes e animais que se utilizam dessa água.

(41)

CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS

• No solo

– Remoção de nutrientes

• Construções civis

– Corrosão dos materiais – Concreto, ferro, etc).

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CHUVA ACIDA

• Afetam mais diretamente as regiões industrializadas  grande emissão de

dióxido de enxofre na queima de petróleo e carvão (termelétrica)

• Problema global  ventos transportam partículas poluentes.

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(49)

SMOG = Smoke + Fog

• Fenômeno que acontece nos grandes

centros urbanos

• Combinação de fumaça (SMOke) e

nevoeiro (foG) em áreas urbanas densamente industrializadas.

(50)

SMOG

• Grande massa de ar estagnada

contaminada por gases, vapores e fumaça.

• Principalmente as emissões provenientes dos automóveis

(51)

SMOG

• Condições geográficas e meteorológicas são muito importantes para o

agravamento ou atenuação do efeito da poluição do ar e em particular, do Smog.

(52)

CONSEQUÊNCIAS DO SMOG

• Inversão térmica

– Manutenção da baixa temperatura na

superfície durante o dia com aumento da temperatura das camadas superiores da atmosfera.

• Doenças respiratórias

– Bronquites

• Problemas cardíacos.

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SMOG FOTOQUÍMICO

• FONTES

 reação dos hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio na presença de luz solar

(54)

SMOG FOTOQUÍMICO

• REDUÇÃO

 Controle dos veículos automotores (combustão)

• EFEITOS

 Irritação dos olhos e vias respiratórias

(55)

SMOG FOTOQUÍMICO

• Los Angeles, São Paulo e outras grandes metrópoles sofrem ameaças de

contaminação pelo smog. Em Londres, ocorreu o mais grave episódio devido à conjugação de vários fenômenos

meteorológicos. O famoso The great smog de 1952.

(56)

ACIDENTE DE DONORA

• Uma inversão térmica sobre Donora, no estado da Pensilvânia nos E.U.A., no ano de 1948, causou doenças respiratórias em 6.000 pessoas e levou à morte 21

(57)

ACIDENTE DE DONORA

• Era uma tarde de outono no oeste da

Pensilvânia, num sábado e o céu estava nublado e parado. Donora era uma

pequena cidade de 14.000 habitantes às margens do Rio Monongahela. Até o fim da noite daquele dia, 11 pessoas

morreram e mais 10 morreriam nas horas seguintes.

(58)

ACIDENTE DE DONORA

• Na segunda-feira, quase metade da população estava em hospitais ou de cama em casa com fortes dores de

(59)

The Great SMOG or Big Smoke

• A primeira inversão térmica associada a grandes proporções de concentração de

poluentes no ar ocorreu em dezembro de 1952 (do dia 05 ao dia 09) em Londres, sendo

conhecida em inglês como The Great SMOG. Naquela época os poluentes da combustão de carvão com alto teor de enxofre associado à uma inversão térmica prolongada provocou a

morte de 4.000 pessoas nas semanas seguintes ao fenômeno.

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

EFEITO ESTUFA

E

BURACO NA CAMADA

DE OZÔNIO

(65)

(66)

(67)

(68)

O efeito de estufa é natural e indispensável à Vida na Terra!!!

(69)

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POTENCIALIZADORES DA

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

• Inversão térmica.

• Direção dos ventos.

• Condições meteorológicas.

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Efeito Estufa natural (“mocinho”): grande parte se deve a presença

de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e partículas de água 12%)

Em consequência da poluição (“vilão”): Se deve principalmente pelo

dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O),

clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o hexafluoreto de enxofre (SF₆)

(72)

O SUPERAQUECIMENTO GLOBAL E SUAS CONSEQUÊNCIAS

O aumento no teor atmosférico dos gases-estufa leva a um maior bloqueio da radiação infravermelha, causando uma exacerbação do efeito estufa: aquecimento da atmosfera e aumento da temperatura da superfície terrestre

Elevação do nível dos mares

Alterações climáticas em todo o planeta Aumento da biomassa terrestre e oceânica

Modificações profundas na vegetação característica de certas regiões e típicas de determinadas altitudes

Aumento na incidência de doenças e proliferação de insetos nocivos ou vetores de doenças

(73)

(74)

COMO A CAMADA DE OZÔNIO PROTEGE A TERRA? Quimicamente temos: O O UV O O O O O O UV O         2 3 3 2 2

COMO SE FORMA O BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO? Os CFCs sobem lentamente para camadas superiores à camada de ozônio. Os raios ultravioletas decompõe os CFCs, liberando átomos de Cloro (Cl). O cloro como é mais denso, desce, voltando para a camada de ozônio, destruindo-o.

Quimicamente temos O Cl ClO O ClO O Cl      ₃ ₂

(75)

(76)

OS EFEITOS DA DIMINUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO ATINGEM O HEMISFÉRIO SUL

aumento nos casos de câncer de pele e catarata em regiões do hemisfério sul, como a Austrália, Nova Zelândia, África do Sul e Patagônia.

Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos cidadãos acima de 65 anos apresentam alguma forma de câncer de pele; a lei local obriga as

crianças a usarem grandes chapéus e cachecóis quando vão à escola, para se protegerem das radiações ultravioletas.

A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que apenas na Austrália, estejam surgindo anualmente 10 mil casos de carcinoma de pele por causa da redução da camada de ozônio.

O Ministério da Saúde do Chile informou que desde o aparecimento do buraco na camada de ozônio sobre o pólo Sul, os casos de câncer de pele no Chile

cresceram 133%; atualmente o governo faz campanhas para a população utilizar cremes protetores para a pele e não ficar exposta ao sol durante as horas mais críticas do dia.

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ACÕES PREVENTIVAS REDUZEM A

CONCENTRAÇÃO DE POLUENTES

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CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES POR VEÍCULOS AUTOMOTORES

Uso de combustíveis menos poluidores, o gás natural por exemplo

Instalação de catalisadores

Operação e manutenção adequadas do veículo, visando o bom funcionamento do mesmo

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CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES PELAS INDÚSTRIAS

Altura adequada das chaminés de indústrias, em função das condições de dispersão dos poluentes

Uso de matérias primas e combustíveis que resultem em resíduos gasosos menos poluidores

Melhoria da combustão: quanto mais completa a combustão, menor a emissão de poluentes

Instalação de filtros nas chaminés Tratamento de resíduos químicos

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O QUE PODEMOS FAZER PARA CONTRIBUIR COM A DIMINUIÇÃO DE POLUENTES?

Evitar queimar compostos orgânicos ou lixo de um modo geral

Plantar mais árvores

Reduzir o lixo

Fazer vistorias constantes em seus veículos e se empresário, em suas indústrias.

Prefira organizar um sistema de

caronas, diminuindo o volume de carros nas ruas

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(84)

ACOMPANHE A EVOLUÇÃO DO BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO (1980-1991)

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(86)

SITUAÇÃO ATUAL DA CAMADA DE OZÔNIO

Em setembro de 2000, com 29,78 milhões de Km2

Em setembro de 2003, com 28,2 milhões de Km2

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O PROTOCOLO DE KYOTO (1997)

 Acordo internacional, assinado por 84 países, em 1997, em Kyoto no Japão, que estabelece, entre 2008 e 2012, a redução de 5,2% dos gases-estufa, em relação aos níveis em 1990.

METAS DE REDUÇÃO

Países da União Européia – 8% Estados Unidos – 7%

Japão – 6%

Para a China e os países em

desenvolvimento, como Brasil, Índia e México, ainda não foram

estabelecidos níveis de redução

Balão com os dizeres “Bush & Co. = desastre ambiental” na Patagônia (Argentina) em protesto contra os E.U.A

(88)

FIM

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