QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL Prof. Marcelo da Rosa Alexandre

Transcrição

1 QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL Prof. Marcelo da Rosa Alexandre

2 Ciência Ambiental e Meio Ambiente 1 - De acordo com G. Tyler Miller Jr (Ciência Ambiental, 11 a Ed, 2007), Meio Ambiente é tudo que afeta um organismo vivo (qualquer forma de vida única). 2 - Se o que afeta o meio ambiente está relacionado a processos químicos (natural ou antrópico), pode-se definir, de acordo com Colin Bird and Micheal Cann, no livro, Envrironmental Chemistry (4 a Ed, 2008), um ramo da ciência denominada de Química Ambiental. 3 - Dessa forma, Ciência ambiental é o estudo de como a terra funciona, de como interagir com ela e de como lidar com os problemas ambientais que afetam ar, água e terra.

3 A Terra Raio: 6.378,14 km Volume: 1,0832 x km 3 Massa: 5,9737 x kg Densidade: g cm -3 Área Superficial: 5, x 10 8 km 2 Temperaturas: -88/58 (min/max) C

4 A Terra e suas camadas

5 A Terra Composição Química Ferro 32,1% Oxigênio 30,1% Silício 15,1% Magnésio 13,9% Enxofre 2,9% Níquel 1,8% Cálcio 1,5% Alumínio 1,4% Outros 1,2%

6 A Terra Distribuição 71% da superfície da Terra é ocupada por água

7 O Ambiente Global Podemos dividir o planeta terra em cinco grandes esferas: Atmosfera: O envelope gasoso que envolve a terra

8 Litosfera: porção inorgânica sólida da terra (minerais, rochas, etc)

9 Hidrosfera: água (oceanos, rios, lagos, etc...)

10 Biosfera: Todos os organismos vivos

11 Antroposfera: O ambiente humano: o ser humano e sua influência

12 A interconexão entre os sistemas De maneira geral, pode-se dizer que há uma ligação entre as várias esferas globais, ou seja, qualquer processo, mesmo que local e em apenas umas das esferas ambientais, pode e vai afetar o ambiente global.

13 O Planeta Terra é essencialmente um sistema fechado em relação à matéria. Denomina-se matéria os elementos químicos (carbono, hidrogênio, oxigênio, etc), ligados ou não (formando moléculas). Dessa forma, todo a matéria existente no meio não é criada nem destruída, ela se transforma. Isso implica que a matéria passa de uma esfera à outra, formando um ciclo. Fluxo de Energia; Os ciclos geológicos: Ciclo Tectônico Ciclo Hidrológico Ciclos Biogeoquímico (Carbono, Fósforo, Enxofre, Nitrogênio)

14 Fluxos Naturais de Energia (10 20 kj)

15 Ciclo do Carbono

16 Ciclo do Carbono

17 Ciclo do Carbono

18 Ciclo do Nitrogênio

19 Ciclo do Nitrogênio

20 Ciclo do Nitrogênio

21 Ciclo do Nitrogênio

22 Ciclo do Oxigênio Manahan, S. E., Environmental chemistry. 8th ed.; CRC Press, 2005

23 Ciclo do Oxigênio REAÇÕES: OXIGÊNIO ELEMENTAR PARA OXIGÊNIO LIGADO Respiração aeróbica: {CH2O} + O2(g) CO2 + H2O Combustão: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O Reação redox: 4FeO + O2 2 Fe2O3

24 Ciclo da água Precipitação: 496,000 km 3 /yr Terra 111,000 km 3 /yr Oceano 385,000 km 3 /yr Evaporação + Transpiração das Plantas: 496,000 km 3 /yr Terra 71,000 km 3 /yr Oceano 425,000 km 3 /yr Lixiviação 26,000 km 3 /yr Água Subterrânea 14,000 km 3 /yr Uso Humano 3000 km 3 /yr

25 Outros Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do Fósforo Ciclo Enxofre

26 A dinâmica do meio ambiente O aspecto dinâmico do meio ambiente fica muito claro a partir do estudo dos ciclos geológicos e do transporte de massa e energia pela atmosfera e hidrosfera. A hidrosfera - As correntes marítimas desempenham um papel fundamental no transporte de energia de latitudes menores (equatoriais) para latitudes maiores (polares).

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28 A hidrosfera - Transporte de massas Dois aspectos importantes do transporte de massas pelo ciclo hidrológico podem ser destacados: A lixiviação consiste no carregamento, através da precipitação, de espécies solúveis e insolúveis para os corpos d água (rios, lagos, oceanos) Tempo de residência significa o números de dias, meses ou anos que uma determinada massa de água (ou espécie química) permanece em determinado corpo d água.

29 Tempo de Residência Tempo de Residência (tempo) = Tamanho do reservatório (quantidade)/ Taxa de aporte ou saída (fluxo) (quantidade/tempo) 1000ml 10ml/sec 10ml/sec Rec edence time: 1000ml/10ml/sec = 100 second

30 Tempo de Residência M M F i F 0

31 Tempo de residência: mais de um fluxo M M F i F 0

32 Exemplos τ (água na atmosfera)= 12,700 km 3 /496,000 km 3 /ano = 0.03 ano ou 9 dias τ (água subterrâneas)= 4,000,000 km 3 /12,000 km 3 /ano = 330 anos Em média... pode ser entre 10,000 e 40,000 anos Águas subterrâneas estão normalmente em grandes reservatórios e possuem tempos de residências bastante grandes. São difíceis de serem poluídas, porém, uma vez poluída difícil de ser recuperada

33 Qual a importância do tempo de residência? Elementos com longos tempos de residências normalmente ocorrem a razões constantes com outros (ex. Sais presentes nos oceânos) Ou seja, são menos afetados por mudanças nas taxas de aporte ou processos de perdas Por outro lado, espécies com pequenos tempos de residências são mais vulneráveis a variação, e assim, mais facilmente afetados.

34 A hidrosfera - Transporte de massas Ainda em relação ao transporte de massas através da hidrosfera, devemos considerar outro aspecto importante, as correntes marinhas. Tem-se dois principais meios de transporte através da circulação dos oceanos: A circulação superficial, realizada principalmente pelo vento (até 200 m) Circulação por thermohaline forces, que é a circulação de águas oceânicas provocada pela diferença de temperatura entre as águas superficiais e águas profundas

35 A hidrosfera - Transporte de massas

36 A hidrosfera - Transporte de massas: ressurgimento ou costal upwelling.

37 A atmosfera A atmosfera age como um excelente meio de transporte de energia do equador para os pólos. Da mesma forma que carrega energia, a atmosfera pode, assim como a hidrosfera, ser um agente transportador de massas

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