DIAGNÓSTICO DA QUALIDADE DO AR EM VOLTA REDONDA-RJ A PARTIR DAS ANÁLISES DO TEOR DE BTX

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1 DIAGNÓSTICO DA QUALIDADE DO AR EM VOLTA REDONDA-RJ A PARTIR DAS ANÁLISES DO TEOR DE BTX Adriana Gioda LADETEC-IQ/UFRJ Ilha do Fundão Rio de Janeiro RJ Francisco Radler Aquino Neto LADETEC-IQ/UFRJ Ilha do Fundão Rio de Janeiro - RJ : José Arnaldo Sales DIAR-FEEMA/GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Rio de Janeiro - RJ Luiz Francisco Pires Guimarães Maia Departamento de Meteorologia-IGEO-CCMN/UFRJ Ilha do Fundão Rio de Janeiro Paulina Maria Porto Silva Cavalcanti DIAR-FEEMA/GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Rio de Janeiro - RJ Marilza F. Maia LADETEC-IQ/UFRJ Ilha do Fundão Rio de Janeiro - RJ RESUMO A cidade de Volta Redonda tem como principal fonte de economia atividades industriais ligadas a siderurgia e metalurgia, sendo a produção de coque, a principal fonte de benzeno e outros hidrocarbonetos aromáticos. A FEEMA, Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente, monitorou a qualidade do ar em vários pontos da cidade para estabelecer estratégias de controle de poluição proveniente das indústrias, principalmente com relação a CSN. Foram realizadas duas campanhas: uma em 95/96 e outra em 99. Foram amostradas e analisadas partículas totais em suspensão, benzeno, tolueno, xilenos (BTX), SO 2 e metais pesados. Valores extremamente altos de BTX foram encontrados na primeira campanha (Média/Máx) B (51/1450 µg/m 3 ); T ( 17/354 µg/m 3 ); X (2,7/55 µg/m 3 ). Para a campanha de 99, os valores foram inferiores a primeira: B (20/103 µg/m 3 ); T (3,7/13,6 µg/m 3 ); X (1/11µg/m 3 ). Mais relevante, porém, foi a localização das principais fontes poluentes e a reconstituição dos regime de ventos. Os valores para o benzeno ainda são mais altos do que as recomendações internacionais, mas a localização da principal fonte poluidora, CSN, e o interesse da mesma em reduzir os índices de poluição, estão melhorando a qualidade do ar na região de Volta Redonda. 2843

2 INTRODUÇÃO A cidade de Volta Redonda tem crescido devido a produção de aço. A população atual é estimada em habitantes e se destaca como o principal centro comercial do sul-fluminense. Os problemas ambientais relacionados à poluição do ar se devem, basicamente, ao porte, tipo e localização das atividades industriais implantadas na região. Dependendo do tipo das indústrias, partículas, dióxido de enxofre e compostos orgânicos apresentam-se como poluentes atmosféricos principais. Como fontes principais dos poluentes orgânicos na área monitorada apresentam-se a produção de benzeno na Usina Presidente Vargas da Companhia Siderúrgica Nacional e o escapamento de veículos motores à gasolina (este município está situado em uma região estratégica a meio caminho entre São Paulo e Rio de Janeiro. Com isto, há um alto potencial poluidor do ar pelo volume de trânsito pesado). Muitas outras indústrias foram estabelecidas na área contribuindo para aumentar a poluição do ar. A FEEMA, Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente, monitorou a qualidade do ar em vários pontos da cidade de Volta Redonda. Foram realizadas duas campanhas: uma em 95/96 e outra em 99. Foram amostradas e analisadas partículas totais em suspensão, benzeno, tolueno, xilenos (BTX), SO 2 e metais pesados. A importância deste estudo está associada aos efeitos tóxicos causados pelos BTX à saúde. O envenenamento pelos mesmos pode ocorrer através da inalação, ingestão e por rápida absorção através da pele. Os principais sintomas são: dores de cabeça, confusão, perda do controle muscular, irritação do trato respiratório e gastrointestinal. Maiores concentrações resultam em perda de consciência e morte (2,3). O objetivo do trabalho, de acordo com a Feema, é atualizar as informações a respeito da qualidade do ar no município de Volta Redonda informando a população sobre os eventuais níveis de poluição e degradação ambiental a que está sujeita. Através das análises laboratoriais, é possível determinar com maior precisão quais as principais fontes de emissão de poluentes. A partir destes resultados, avaliar e reestruturar a rede de monitoramento existente. Parte experimental Região monitorada O município de Volta Redonda está localizado no trecho inferior do médio vale do rio Paraíba do Sul. Situa-se entre as serras do Mar e Mantiqueira, entre os paralelos 22 o e 22 o 38 de latitude Sul e os meridianos 44 o e 44 o 20 de longitude Oeste, segundo o meridiano de Greenwich. Ocupa uma área de 168 km 2 que equivale a 0,4% da área do Estado do Rio de Janeiro. O perímetro urbano ocupa uma área de 54 km 2. A altitude da área varia entre 363 m (às margens do rio Paraíba do Sul) e 707 m (na ponta nordeste) acima do nível do mar. A altitude da área central é de 380,3 m acima do nível do mar. Segundo estudo divulgado em 1991 pela FEEMA, pode-se classificar o clima de Volta Redonda como sendo mesotérmico onde a temperatura média compensada é de 21 o C, sendo a média máxima anual de 27,8 o C e a média mínima mensal de 16,5 o C. A estação chuvosa vai de outubro a março, englobando o verão, com uma média de 130 dias de chuva por ano, sendo janeiro e fevereiro os meses de maior índice pluviométrico. A umidade relativa do ar é alta, 77%, sendo os meses de agosto e setembro os meses menos úmidos. De acordo com as informações meteorológicas de 4 estações do INMET e NCEP dos Estados Unidos, o regime de ventos é do setor Leste, variando de Nordeste a Sudeste. Monitoramento O monitoramento foi realizado em 5 (cinco) estações distribuídas em locais estratégicos do município. A escolha dos pontos para amostragem na campanha de monitoramento seguiu basicamente dois critérios: primeiro, o de cobrir de forma representativa a região, em áreas com alta densidade de população ou de grande movimento, 2844

3 segundo, nos arredores das fontes emissoras principais, considerando as direções de vento predominante. Assim sendo, foram selecionados quatro pontos de amostragem a sotavento das fontes de emissão e um ponto a barlavento, como estação de referência. Os pontos coletas selecionados foram os seguintes: Feema, Belmonte, Retiro, Aeroclube e Centro de Pesquisas. Porém, para este trabalho foram consideradas apenas as estações Feema e Retiro, pois, foram as que apresentaram concentrações mais altas na campanha anterior, Coleta das amostras O ar ambiente foi aspirado para o interior do amostrador, através de uma bomba, passando por um tubo de adsorção, recheado com carvão ativado, a uma vazão de 1 a 2 l/min por um período definido. Os compostos orgânicos ficaram retidos no tubo. Os cartuchos de vidro contendo a amostra adsorvida em carvão ativado foram vedados nas extremidades com lã de vidro no interior e tampa de Teflon. Foram coletadas 20 (vinte) amostras da estação Retiro e 21 (vinte e uma) amostras da estação Feema. Para cada dia duas amostras de BTX foram coletadas por 12 horas. Foram realizadas com freqüência de dois dias, num total de 11 dias amostrados, resultando em 152 dados. Definição das condições de análise As análises dos teores de BTX (benzeno, tolueno e xilenos) foram efetuadas por Cromatografia Gasosa de Alta Resolução (CGAR) utilizando um cromatógrafo Hewlett-Packard 5890, Série II com detector por ionização em chama (DIC). Este procedimento faz uso de uma coluna capilar de sílica fundida recoberta pela fase estacionária CARBOWAX 20 M (HP-20M; 25 m x 0,2 µm d f ). As condições de trabalho foram as seguintes: temperatura do injetor 250 o C, temperatura do detector 250 o C; programação da temperatura: 30 o C/12 min e 25 o C/min até 180 o C; utilização de hidrogênio como gás carreador; injeção com divisão de fluxo: 1:100; volume de injeção: 2µl; injetor automático HP Preparação dos padrões Foram preparados padrões de benzeno (52,80 mg/l), tolueno (52,80 mg/l) etilbenzeno (52,20 mg/l), p-xileno (51,60 mg/l) e o-xileno (51,60 mg/l). Abertura da amostra Os cartuchos, contendo a amostra adsorvida em carvão ativado, foram quebrados nas extremidades e o conteúdo total foi transferido para um frasco de 3,7 ml. A cada frasco foram adicionados 2 ml de CS 2 e os mesmos colocados em banho-maria por 10 min. As amostras ficaram em repouso por 24 horas em congelador para decantação. Então, com o auxílio de uma seringa foi transferida a parte líquida para os frascos do amostrador automático e as amostras foram injetadas. Os cálculos foram efetuados com base em três cromatogramas, com seus picos devidamente identificados. Empregou-se o conceito de análise de BTX em fase estacionária polar, simplificando a resolução dos hidrocarbonetos aromáticos e reunindo os demais hidrocarbonetos em um único pico largo, no início do cromatograma. Isso, juntamente com o uso de dissulfeto de carbono como solvente, viabiliza o emprego de detecção por ionização em chama. 2845

4 RESULTADOS As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados médios dos níveis de BTX obtidos a partir das duas coletas realizadas a cada dia para as estações Retiro e Feema, no município de Volta Redonda, respectivamente. Tabela 1. Resultados obtidos para os níveis de BTX na estação Retiro. Período Benzeno Tolueno Etilbenzeno p-xileno o-xileno ,7 4,5 3,22 2,04 1, ,2 3, ,5 2, ,0 4,3 1, ,3 2, ,0 2, ,5 3,2 1, ,9 5, ,0 4, ,5 3, (-) concentração < 1,0 µg/m 3 Tabela 2. Resultados obtidos para os níveis de BTX na estação Feema. Período Benzeno Tolueno Etilbenzeno p-xileno o-xileno ,0 2, ,7 1, ,5 1, ,1 2,9 1, ,1 2,6 2,7 1,9 0, ,9 3,0 2,7 2,1 0, ,6 4,4 1, ,4 4,2 1,4 1, ,2 12,6 7,6 5,6 3, ,1 8,5 3,5 1,5 0,7 (-) concentração < 1,0 µg/m 3 As Tabelas 3, 4 e 5 apresentam os valores médios dos níveis de concentração para cada composto com os valores máximos e mínimos encontrados em cada estação durante todo o período de amostragem. Na mesma tabela estão listados os valores obtidos na campanha anterior realizada pela Feema. 2846

5 Tabela 3. Resultados médios, mínimos e máximos obtidos para benzeno e tolueno nas estações Retiro e Feema com os valores correspondentes obtidos na campanha anterior. Estação Benzeno Tolueno Média Máx. Mín. Média Máx. Min. Retiro 26,3 89,8 < 1,0 3,7 7,2 < 1,0 Resultado anterior (1) 92,9 1643,7 < 1,0 25,4 382,2 < 1,0 Feema 18,1 103,7 10,8 4,0 13,5 < 1,0 Resultado anterior (1) 83,1 705,1 3,0 21,0 121,2 1,4 Concentração Permitida 1,0* 1000,0* 2,5** 0,1*** - **** 300** 100*** 290**** *média aritmética anual OMS; **média aritmética anual Alemanha; (***) NIOSH (4) ; (****) Segurança e Medicina do Trabalho (5) ; Tabela 4. Resultados médios obtidos para para-xileno e orto-xileno nas estações Retiro e Feema e os valores correspondentes obtidos na campanha anterior. Estação p-xileno o-xileno Média Máx. Mín. Média Máx. Mín. Retiro < 1,0 4,1 < 1,0 < 1,0 2,6 < 1,0 Resultado anterior (1) 2,7 28,0 < 1,0 0,6 5,9 < 1,0 Feema 1,2 7,4 < 1,0 < 1,0 4,2 < 1,0 Resultado anterior (1) 3,0 13,2 < 1,0 < 1,0 5,6 < 1,0 Concentração Permitida 30,0** 100*** 340**** 30,0** 100*** 340**** *média aritmética anual OMS; **média aritmética anual Alemanha; (***) NIOSH (4) ; (****) Segurança e Medicina do Trabalho (5) ; Tabela 5. Resultados médios obtidos para etilbenzeno nas estações Retiro e Feema. Estação Etilbenzeno Média Máx. Mín. Retiro < 1,0 6,4 < 1,0 Resultado anterior (1) 1,1 8,8 < 1,0 Feema 1,9 11,1 < 1,0 Resultado anterior (1) < 1,0 5,5 < 1,0 Concentração Permitida 100*** 340**** *média aritmética anual OMS; **média aritmética anual Alemanha; (***) NIOSH (4) ; (****) Segurança e Medicina do Trabalho (5) ; Considerando os valores médios obtidos durante o período de coleta como sendo valores anuais, Tabelas 3, 4, 5, e comparando com os padrões, pode-se sugerir que as concentrações medidas de benzeno ultrapassou o padrão 2847

6 anual estabelecido pela OMS, pelos padrões da Alemanha, NIOSH e Ministério do Trabalho. Porém, as concentrações de etilbenzeno, tolueno e xilenos não atingiram os valores padrões. Com base na Tabela 3, observa-se que o benzeno apresentou concentração média mais alta (26,3 µg/m 3 ) na estação do Retiro do que na estação Feema (18,1 µg/m 3 ). Esta mesma tendência pode ser observada na campanha anterior. Este comportamento se deve provavelmente devido a maior proximidade da estação Retiro da CSN. O tolueno apresentou um valor médio menor na estação Feema (3,7 µg/m 3 ) em relação a estação Retiro (4,0 µg/m 3 ), conforme Tabela 3. Resultados anteriores também apresentaram uma relação inversa, ou seja, a estação Retiro apresentou uma maior concentração (25,4 µg/m 3 ) quando comparada a estação Feema (21,0 µg/m 3 ). A Tabela 4 apresenta os valores médios para as concentrações de p-xileno e o-xileno. Para ambas as campanhas os valores encontrados estão abaixo do limite de detecção do método, indicando uma concentração muito pequena destes compostos no ar daquela região. O etilbenzeno também apresentou em níveis muito baixos em ambas as campanhas. Em todos os casos observou-se redução significativa destes valores quando comparadas as duas campanhas. De acordo com as informações meteorológicas, a direção predominante dos ventos foi do setor Leste para Oeste variando de Nordeste a Sudeste. Com base nestes dados observou-se, na campanha anterior, que as concentrações máximas de benzeno posicionaram-se nos setores Norte e Sudeste da área estudada, ou seja, nas estações Retiro e Feema. Este mesmo comportamento pode ser observado na campanha de 99, onde as estações Retiro e Feema apresentaram concentrações altas devido a sua localização em relação a direção predominante dos ventos. Para avaliar a procedência da poluição por BTX, pode-se relacionar a razão tolueno/benzeno. Dependendo da concentração da composição da gasolina o valor de 2 a 3 indica o trânsito como principal fonte, ao passo que valores inferiores a 0,5 correspondem predominantemente a fontes industriais (1). Então, observou-se que para a campanha de abril a estação Feema apresentou razão T/B de 0,22 e a estação Retiro de 0,14. Esta razão sugere que a poluição por compostos orgânicos é basicamente devida a poluição industrial. CONCLUSÕES A composição do ar monitorado, considerando as concentrações de tolueno e benzeno, apresentada através da razão entre as concentrações destes, indica a produção de benzeno como a principal fonte de contaminação por compostos orgânicos. Uma análise detalhada da direção dos ventos e da variação dos teores de BTX permite localizar a principal fonte poluente como sendo a coqueria da CSN. A contribuição do trânsito à poluição por benzeno é de menor importância. Porém, as concentrações de benzeno registradas na segunda campanha de monitoramento apresentaram um decaimento considerável, em média 70% em relação à primeira. Tal fato confirma que as medidas de controle implantadas pela CSN, tais como a instalação de sistema de controle de vazamento de benzeno dos tanques de estocagem, através de membranas flutuantes e a mudança do sistema de controle das portas dos fornos de coque, resultaram em grande impacto do ar na região monitorada. Um período mais prolongado de amostragem pode corroborar esta hipótese. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FEEMA/GTZ, Qualidade do Ar em Volta Redonda, Campanha de Monitoramento realizada de dezembro/95 a maio/96 e de abril a maio/99, Rio de Janeiro, FABRI, J., GRAESER, U., SIMO, T. A., Toluene, Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol A 27, pág FOLKIS, H. O., Benzeno, Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol A 3, pág NIOSH, Manual of Analytical Methods, Methods 1500 e 1501, 4 a ed., Lei n o 6514, 22 de dezembro de 1977, Segurança e Medicina do Trabalho, Ministério do Trabalho, 26 a ed., Editora Atlas, SP,

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