POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA CONCEITOS

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1 POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA CONCEITOS

2 Poluição do ar urbano Característica física da atmosfera Composição química da atmosfera Conceito de poluição Aspectos históricos Efeitos da poluição do ar Chuva ácida Material particulado Smog fotoquímico Parâmetros e padrões de Qualidade do ar Poluição do ar em cidades brasileiras Redução da poluição urbana

3 Poluição Ato ou efeito de poluir-se, sujar, corromper, tornando prejudicial à saúde É preciso uma referência para comparação SISTEMA QUÍMICO NATURAL

4 O ar limpo é considerado um requisito básico para o bem estar e saúde humana. Porém, a poluição atmosférica continua a ser uma ameaça significativa para a saúde mundial (WHO, 2005). Poluição do ar quando gases ou partículas emitidos pela ação humana, atingem concentrações suficientemente altas que causam danos diretos ou indiretos para plantas, animais, outras formas de vida, ecossistemas, estruturas ou obras de arte (Jacobson, 2002).

5 Qualidade do ar (QA) é uma medida das concentrações de poluentes gasosos e tamanho, massa ou número de material particulado. Efeitos da poluição do ar: Saúde humana (p.ex., doenças respiratórias, câncer, alergias) Ecossistemas (p.ex., produção agrícola, perda de biodiversidade) Monumentos nacionais (esculturas, prédios, etc) Clima regional (aerossol e ozônio exibem significativa forçante climática)

6 Organização Mundial da Saúde, OMS World Health Organization, WHO, ,4 milhões de mortes a cada ano devido efeitos diretos da poluição do ar, dos quais 1,5 milhões de mortes são devido poluição do ar interna (indoor air pollution).

7 Livro CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente)

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9 Resolução CONAMA N o. 3 de 28/06/1990 poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso aos materiais, à fauna e à flora ou prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade. CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

10 Poluentes atmosféricos - fontes: Fontes antropogênicas: - queima de combustíveis fósseis (NO x, SO 2, CO, HC) - processos industriais em geral (SO 2, NH 3, NO x, Cl, MP) - agricultura: material particulado (MP), NH 3 Fontes naturais de poluentes do ar: - erupções vulcânicas - poeira, vapor de mercúrio, ácido clorídrico (HCl) e ácido sulfídrico (H 2 S); - emissão biogênica de compostos orgânicos reativos por florestas, grandes plantações e matas em geral. - queimadas de florestas - monóxido de carbono (CO), NOx, MP e compostos orgânicos;

11 Poluentes atmosféricos - classificação Poluentes primários são emitidos diretamente da fonte para o ar. Exemplos: SO 2, NO, NO 2, COV (compostos orgânicos voláteis), CO, material particulado. Poluentes secundários formados a partir de reações químicas. Exemplos: H 2 SO 4, NO 2, PAN (peróxiacil nitrato), H 2 O 2, O 3.

12 Fatores que determinam o nível da poluição do ar: 1. quantidade de poluentes entrando na atmosfera (indústrias, trafego, erupções vulcânicas, grandes queimadas)

13 Fatores que determinam o nível da poluição do ar: 2. tamanho do espaço em que os poluentes são dispersos (vale entre montanhas, planícies, etc) The Blacksmith Institute [5] included Norilsk in its 2007 list of the ten most polluted places on Earth Galeria de Fotos de Satélite de Cubatão / SP / Brasil- Local: / a_cub_satelite_03 Pesquisado por - Fonte: site google - 01/09/2005

14 Fatores que determinam o nível da poluição do ar: 3. mecanismos que removem os poluentes da atmosfera (ventos, altura da camada de mistura, chuvas).

15 Fontes de poluição Processos atmosféricos Receptores (poluentes) (diluição, transporte e/ou reações químicas) monitoramento Inventário de emissões: são estimativas do tipo e quantidade de poluentes emitidos pelas diferentes fontes

16 Combustão Idealmente Combustível + ar > CO 2 + H 2 O + calor Realidade Combustível + ar > CO 2 + H 2 O + calor + NOx + SO 2 + CO + Partículas + + combustível não queimado (hidrocarbonetos) + COVs (compostos orgânicos voláteis)

17 URBANIZAÇÃO e INDUSTRIALIZAÇÃO Poluentes atmosféricos: O 3 (ozônio) SO 2 (dióxido de enxofre) CO (monóxido de carbono) MP (material particulado) NO x (NO + NO 2, óxidos de nitrogênio)

18 Padrões primários de qualidade do ar - as concentrações de poluentes que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos, constituindo-se em metas de curto e médio prazo. Padrões secundários de qualidade do ar - as concentrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes, constituindo-se em meta de longo prazo.

19 Padrões Nacionais de Qualidade do Ar (Resolução CONAMA n o. 3 de 28/06/1990) Poluente Tempo de amostragem Padrão primário g/m 3 partículas 24 horas inaláveis MAA 3 50 fumaça 24 horas MAA 3 60 SO 2 24 horas MAA 3 80 NO 2 1 hora MAA Recomendações Organização Mundial da Saúde OMS (WHO, 2005) MP 10 MP 2,5 50 g m -3 média de 24h 20 g m -3 média anual 25 g m -3 média de 24h 10 g m -3 média anual No Brasil não há padrão para MP 2,5 SO 2 24 h 20 g m -3 NO 2 1 horas 200 g m -3 MAA 40 g m -3 CO 1 hora (35 ppm) 8 horas (9ppm) O 3 1 hora 1 160

20 Recomendações Organização Mundial da Saúde OMS (WHO, 2005) 50 g m -3 média de 24h MP g m -3 média anual 25 g m -3 média de 24h MP 2,5 10 g m -3 média anual

21 Índice geral de qualidade do ar: Qualidade Índice MP 10 (µg/m 3 ) O 3 (µg/m 3 ) CO (ppm) NO 2 (µg/m 3 ) SO 2 (µg/m 3 ) Boa , Regular , Inadequada Má Péssima >299 >420 >800 >30 >2260 >1600 CETESB - Relatórios de Qualidade do Ar

22 Índice geral de qualidade do ar: Qualidade Índice Significado Boa 0-50 Praticamente não há riscos à saúde. Regular Inadequada Má Péssima >299 Pessoas de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas), podem apresentar sintomas como tosse seca e cansaço. A população, em geral, não é afetada. Toda a população pode apresentar sintomas como tosse seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta. Pessoas de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas), podem apresentar efeitos mais sérios na saúde. Toda a população pode apresentar agravamento dos sintomas como tosse seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta e ainda apresentar falta de ar e respiração ofegante. Efeitos ainda mais graves à saúde de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas). Toda a população pode apresentar sérios riscos de manifestações de doenças respiratórias e cardiovasculares. Aumento de mortes prematuras em pessoas de grupos sensíveis. CETESB - Relatórios de Qualidade do Ar

23 CETESB, 2006 Localização das estações da rede automática

24 Localização das estações de monitoramento automáticas de qualidade do ar no Estado de São Paulo (CETESB, 2012)

25 Localização das estações de monitoramento automáticas de qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo (CETESB, 2012)

26 Rede de monitoramento de Qualidade do Ar - CETESB

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31 Os principais objetivos do monitoramento da qualidade do ar são: avaliar a qualidade do ar à luz de limites estabelecidos para proteger a saúde e o bem estar das pessoas; obter informações que possam indicar os impactos sobre a fauna, flora e o meio ambiente em geral; acompanhar as tendências e mudanças na qualidade do ar devido à alterações nas emissões dos poluentes e auxiliar no planejamento de ações de controle; conscientizar a população sobre os problemas da poluição do ar e permitir a adoção de medidas que ajudem a reduzi-la, bem como a adoção de medidas de proteção à saúde quando necessário; informar à população, órgãos públicos e sociedade em geral os níveis presentes da contaminação do ar; avaliar a qualidade do ar em situações específicas; fornecer dados para ativar ações de controle, quando os níveis de poluentes na atmosfera possam representar risco à saúde pública. CETESB - Relatório de Qualidade do Ar

32 Medidas de mitigação Para reduzir a poluição do ar, devem ser adotadas várias medidas tais como: -Definição de normas de emissão; -Licenciamento das fontes poluidoras; -Adoção de novas tecnologias; -Controle dos locais de deposição de resíduos; -Utilização de redes de controle e monitoramento do ar; -Implementação de planos de emergência em situações de poluição atmosférica grave.

33 POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA EFEITOS

34 Efeitos da poluição do ar: saúde 6 L de ar /minuto

35 Estimativas da perda de expectativas de vida por exposição ao material particulado fino (MP 2,5 ) a partir de emissões antrópicas (EEA, 2007 European Environment Agency). Monks et al., 2009, Atm Environ. 43,

36 Efeitos do ozônio à saúde humana Efeitos agudos Estudos experimentais Redução da função pulmonar Sintomas respiratórios Inflamação vias aéreas Hiper-reatividade das vias aéreas Aumento da permeabilidade das vias aéreas Perda da atividade antioxidante Estudos epidemiológicos Redução da função pulmonar Sintomas respiratórios Aumento da medicação para asma Ausência escolar Mortalidade diária: todas as causas, respiratórias e cardiovasculares Emergência diária nos prontos socorros visitas por problemas respiratórios Aumento de internações por doenças respiratórias Efeitos crônicos Estudos epidemiológicos Redução da função pulmonar de adultos e adultos jovens Aumento da incidência de asma? Aumento da prevalência de asma? Estudos experimentais Mudanças na morfologia do sistema respiratório

37 Resultados de concentrações médias globais de O 3 em superfície do período pre-industrial e dos dias de hoje, a partir de modelos. The Royal Society

38 Perda de visibilidade São Paulo Cidade Universitária

39 28/04/2003 Caio Guatelli/Folha Imagem

40 POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA ASPECTOS HISTÓRICOS

41 Historicamente A preocupação com o ar que respiramos é um fenômeno antigo: Comparing the air of cities to the air of deserts and arid lands is like comparing waters that are befouled and turbid to waters that are fine and pure Moses Maimonides ( )

42 smog = smoke + fog (poeira + neblina) Poluição urbana Queima de carvão (Revolução industrial) smog sulfuroso ou londrino Eventos de excesso de óbitos associados ao smog Ano Lugar Número de óbitos em excesso 1930 Vale do Meuse, Bélgica Donora, Pensilvânia Londres Londres 700 Queima de combustíveis fosseis (veículos) smog fotoquímico ou de Los-Angeles

43 Smog sulfuroso O episódio de poluição atmosférica em Londres, 1952: relação entre concentração de fumaça e óbitos

44 Episódio de poluição atmosférica em Londres, 1962: confirmado a presença de aerossóis contendo sais de sulfato e ácido sulfúrico

45 smog industrial (cinzento) Fog ou ar úmido SO 2 e MP originados da queima de carvão a luz solar óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis smog fotoquímico (castanho) b a) smog industrial, ou smog cinza, ocorre quando carvão é queimado e a atmosfera está úmida (ex. Londres); b) smog fotoquímico, ou fumaça castanha, ocorre em presença de luz solar agindo sobre poluentes veiculares (ex. Los Angeles e São Paulo).

46 h O 3 ozônio h O oxigênio atômico H 2 O SMOG FOTOQUÍMICO Poluentes secundários O 3, H 2 O 2 NO 2 HO. Radical hidroxila NO 2 HNO 3 NO CO, O 2 CO 2 O 2 HO 2. HO 2. SO 2, O 2 SO 3 H 2 O 2 peróxido de hidrogênio H 2 O SO 2 H 2 SO 4 H 2 SO 4 Poluentes primários NO NO 2 SO 2 COVs Partículas H 2 O 2 HNO 3 Ácidos carboxílicos Íons solúveis Processos e reações em atmosfera urbana poluída.

47 Comparação entre as características gerais da POLUIÇÃO DO AR Sulfurosa (Londres) e Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo) ( Finlayson-Pitts & Pitts, 1986). Características Sulfurosa (Londres) Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo) reconhecimento século 19 século 20 (década de 40) Poluentes primários SO 2, partículas de fuligem NO x, compostos orgânicos Poluentes secundários H 2 SO 4, aerossóis, sulfatos, ácidos sulfônicos, etc. O 3, HNO 3, aldeídos, PAN ( peroxiacetil nitrato), nitratos, sulfatos, etc. Temperatura frio ( 2 o C) quente ( 23 o C) Umidade relativa alta, com neblina baixa, quente e seco Tipo de inversão radiação (terra) subsidência Picos de poluição início da manhã início da tarde

48 Smog fotoquímico Smog fotoquímico em São Paulo (~1990). O gás de cor castanha, NO 2, é formado quando o NO, que é um gás incolor, reage com o oxigênio do ar. (P.W. Atkins, Atoms, Electrons, and Change, pg. 135, 1991)

49 Number of O 3 ultra-passage Ozônio Troposférico em São Paulo VOC h OH RO 2 RO primavera NO NO 2 O 3 Reações entre compostos orgânicos voláteis (COVs) e NOx na presença de radiação solar, produzindo ozônio. Número de ultrapassagens de O Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Número mensal de ultrapassagens do padrão de qualidade do ar de ozônio (160 g m -3 ) na RMSP, considerando todas as estações de monitoramento, no período entre 1997 e 2004 (CETESB, 2005).

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51 Concentration ( g m -3 ) Concentration ( g m -3 ) Concentration ( g m -3 ) Concentration ( g m -3 ) O 3 NO NO 2 AUTUMN O 3 Local Time NO (h) NO 2 SPRING Local Time (h) O 3 NO NO 2 WINTER Local Time (h) O 3 NO NO 2 SUMMER Local Time (h) 19h ~15 g m -3 19h ~40 g m -3 Perfil das concentrações médias horárias trimestrais de NO, NO 2 e O 3 para a estação Ibirapuera de monitoramento, entre janeiro de 2002 e dezembro de 2007 (Galichio, 2009).

52 Ozônio ( g/m 3 ) /10/ /10/ /10/ /10/ /10/2002 Dias Concentração média horária de ozônio no mês de outubro de 2002, na estação Ibirapuera da CETESB. A linha vermelha corresponde ao PQAR (160 g m -3 ).

53 Smog na Cidade do México, devido localização geográfica e tráfego veicular. Donora, Pensilvânia - em outubro de 1944 foi cenário de um grande desastre de poluição de ar.

54 Concentrações médias anuais de MP 10 de algumas cidades do mundo (WHO, 2005). 20 g m -3

55 Evolução da emissão global de black carbon (BC) a partir de 3 diferentes inventários Monks et al., 2009, Atm Environ. 43,

56 Variações das emissões de poluentes atmosféricos para a Europa continental e alguns países vizinhos, no período entre Reduções: 66% SO 2 39% CO 38% NMVOCs 32% NO x 23% NH 3 Monks et al., 2009, Atm Environ. 43,

57 Monks et al., 2009, Atm Environ. 43, termelétricas veículos termelétricas veículos Emissões anuais dos EUA a partir de diferentes inventários e observações ambientais.

58 Evolução temporal das emissões de CO, NO x e SO 2 para diferentes regiões da Ásia entre 1980 e Monks et al., 2009, Atm Environ. 43,

59 Comparação das emissões para diferentes regiões do mundo, no período entre Monks et al., 2009, Atm Environ. 43,

60 Poluição atmosférica em centros urbanos Brasil

61 Cubatão De 1970 a 1980, Cubatão cresceu a um índice de 4,43% ao ano e chegou a 1985 com suas indústrias produzindo algo ao redor de 3% do PIB brasileiro. Em contrapartida, em 1984, as mesmas indústrias lançavam diariamente no ar quase 1000 toneladas de poluentes, produzindo níveis de poluição absolutamente críticos. Implementação de programa para controle da poluição industrial, com o objetivo de reduzir a poluição aos níveis aceitáveis, no prazo de 5 anos. Conseqüência: em 1984, 62 cronogramas de atividades de controle foram estabelecidos entre indústrias e CETESB, com vistas à redução da poluição atmosférica. Em cada um deles, especificavam-se equipamentos, instalações e procedimentos de produção para que cada fonte atendesse aos padrões estabelecidos. CETESB, 2006

62 Cubatão passado (décadas de 70 e 80) Cubatão: dezenas de indústrias modernas, bilhões de cruzeiros arrecadados e a maior poluição do mundo. Vila Socó, uma favela construída sobre os dutos de combustível da Petrobrás, parcialmente destruída por um imenso incêndio em junho de 1984, quando morreram centenas de pessoas. Bairro de Vila Parisi, conhecida como o Vale da Morte. Nos bairros em torno das indústrias de Cubatão (SP) a população convive com 75 tipos diferentes de poluentes, responsáveis pela alta incidência de doenças respiratórias.

63 Cubatão hoje (anos 90 e início século 21) Instalações da Cosipa em Cubatão Foto: Cosipa, cerca de Bando de guarás vermelhos, num mangue de Cubatão (Foto: Departamento de Imprensa/Prefeitura de Cubatão - 15/5/2001).

64 Mapa esquemático da região de Cubatão mostrando a localização das indústrias e das estações medidoras (Cetesb, 2001).

65 Estimativa de emissão de processos industriais e queima de combustível em fontes estacionárias em Cubatão (Cetesb, 2001)

66 Estimativas de emissão de processos industriais e queima de combustível em fontes estacionárias em Cubatão (Cetesb, 2007).

67 Emissões de poluentes em Cubatão Emissões de poluentes (1000 t /ano), 2001 Emissões de poluentes (1000 t /ano), 2007

68 MP 10 Evolução das concentrações médias anuais no Interior e Cubatão

69 MP 10 Evolução das concentrações médias anuais Cubatão.

70 Região Metropolitana de São Paulo início do controle das emissões de particulados; início do programa de controle das emissões de SO PROCONVE Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores Resolução nº 18/86 do CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente PETROBRÁS óleo diesel S 500, com limite de 500 ppm de enxofre, substituindo o óleo diesel metropolitano com 2000 ppm de enxofre.

71 Efeito da mitigação: Controle da emissão de SO 2 na região metropolitana de São Paulo Observa-se nesta figura que após as políticas de controle de emissão de SO 2 no início da década de 80, as concentrações médias anuais atingiram valores ~4 vezes mais baixos do que o PQAR anual para SO 2 já no final dos anos 90 do século 20.

72 SO 2 ( g m -3 ) Perfil da variação da concentração média anual de SO 2 na Região Metropolitana de São Paulo Manual Automática PQAR Ano ( ) A rede manual tem poucos pontos de amostragem comparados com a rede automática e representa regiões de intensa emissão.

73 ph Perfil da variação do valor de ph médio mensal em águas de chuva na Região Metropolitana de São Paulo Águas de chuva levemente ácidas /31/1983 1/31/1987 1/31/1991 1/31/1995 1/31/1999 1/31/2003 Águas de chuva ácidas

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75 Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) 17,2 milhões de habitantes 7,5 milhões de veículos 2000 indústrias Emissão: 1,7 milhões toneladas por ano de CO 404 mil t ano -1 de HC 371 mil t ano -1 de NO x 63 mil t ano -1 de partículas inaláveis (MP 10 ) 38 mil t ano -1 de SO x CETESB, 2006 (

76 Região Metropolitana de São Paulo Emissão veicular responsável por: 97% CO 97% Hidrocarbonetos 96% NO x (NO + NO 2 ) 40% Material Particulado 42% SO x

77 Emissões relativas por fontes na RMSP (CETESB, 2012)

78 Localização das estações de monitoramento e das áreas de queima de palha de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo 2011 (CETESB, 2012). Fonte: Comunicação de áreas de queima de palha de cana-de-açúcar/2011 SIGAM

79 Tráfego urbano e medidas não tecnológicas para a redução da poluição atmosférica articulação do planejamento de uso e ocupação do solo e melhoria do sistema viário; melhoria do sistema de transportes; redução das emissões de veículos automotores; inspeção de segurança e de emissões; melhoria dos sistemas de circulação e fiscalização do tráfego; melhoria da qualidade dos combustíveis e alternativas energéticas de baixo potencial poluidor; instrumentos econômicos e fiscais; desenvolvimento social. CETESB, 2006

80 Alguns fatores que desempenham papel importante na qualidade do ar urbano Inspeção/Manutenção

81 Alternativas de controle Eliminação da emissões Alteração do processo (matérias primas e contaminantes); Redução das emissões mediante tratamento; Construção de uma chaminé mais alta; Alterar parâmetros de lançamento (velocidade e temperatura) ; Rezoneamento da ocupação do solo; Mudança da localização da fonte de poluição.

82 Algumas conclusões: A atmosfera é indispensável a todos os seres vivos; Devem ser adotadas, urgentemente, medidas para minimizar a sua degradação; As normas de controle de emissão dos poluentes devem ser respeitadas; É importante agir hoje, para se obterem resultados amanhã!