Divisão da atmosfera. Esquema de como se sobrepõe as camadas atmosféricas.

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1 Divisão da atmosfera Esquema de como se sobrepõe as camadas atmosféricas.

2 Evolução da Composição da atmosfera terrestre CO 2 N 2 (78%) N 2 O 2 (20%) H 2 O CO 2 caráter ácido e redutor caráter oxidante

3 Composição química da Atmosfera CH 3 COOH 700 N 2 O 2 H 2 O Argonio 78% 20% 1% CO 2 Ne He (5) CH 4 (1.8) ppm H 2 N 2 O 310 CO O ppb H 2 O 2 Etano NH HCHO 300 HNO SO NO 100 x outros ppt ppm = 10-6 ppb = 10-9 ppt = 10-12

4 Principais poluentes Poluente Origem Monitoramento Monóxido de carbono Combustão incompleta de materias carbonatdos. Os veículos automotores constituem a principal fonte Espectrofotometria de in fravermelho não-dispersivo Dióxido de carbono Ocorre naturalmente, mas também é produzido na combustão de materiais carbonados para produção de energia. Queimadas. Espectrofotometria de in fravermelho não-dispersivo Óxidos de nitrogênio Produzido naturalmente pelos vulcões. Queima de combustíveis fósseis. Queimadas. Método da quimioluminescência Hidrocarbonetos Evaporação e queima de combustíveis fósseis em veículos automotores e na indústria Método da ionização de chama

5 Poluente Origem Monitoramento Dióxido de enxofre Produzido naturalmente pelos vulcões. Queima de combustíveis fósseis. Processos industriais Espectrofotometria de in fravermelho não-dispersivo Material particulado Indústrias, mineração, veículos, queimadas e construção civil. Espectrofotometria de in fravermelho não-dispersivo

6 Conseqüências da poluição do ar Comprometimento em níveis locais, regionais e até globais: Da saúde; Dos bens materiais; Dos recursos naturais.

7 Efeitos sobre os seres vivos e materiais poluente Nox - óxidos de nitrogênio MP - Material particulado HC - Hidrocarbonetos SOx - Óxidos de enxofre Cox - Óxidos de carbono consequências Afecções respiratórias e alterações sanguíneas; destroem a clorofila; causam edemas pulmar; deterioram borracha, tecidos; favorecem ao envelhecimento precoce; contribuem para o fenômeno. Problemas estéticos; Suja com fuligem os prédios e a paisagem; produz bruma e reduz a visibilidade; irrita mucosas e brônquios; carreia poluentes tóxicos para os pulmões; reduz a produção de vitamina D em recém-nascidos; causa danos às plantas, modificações no clima terretres; distúrbios digestivos, anemia, nervosisvos, parasilia, câncer nas vias respiratórias. Formam névoa escura e amarelada sobre as cidades; irritam olhos e mucosas; alguns são cancerígenos Irritam as vias respiratórias; destroem a clorofila; correm ferro, aço e mármore; causam danos irreversíveis aos pulmões quando combinados com partículas; provocam a acidez da chuva Níveis muito baixos agrava o coração e compromete o funcionamento normal do cérebro. Níveis elevados causa a morte por asfixia e é o principal responsável do efeito estufa.

8 Fatores que afetam a poluição do ar Fatores meteorológicos Temperatura; Precipitações; Ventos; Condições topográficas

9 A Inversão Térmica

10 Inversão térmica o As camadas de ar mais baixas são normalmente mais quentes, pois absorvem calor irradiado pela superfície terrestre. o O ar quente, por ser menos denso, sobe levando consigo os poluentes. Ao subir o ar torna-se frio e denso e acaba descendo novamente, criando uma corrente de convecção. Ar quente Ar frio

11 o Nos meses de inverno, o solo torna-se mais frio, o que resfria a camada de ar imediatamente acima (inversão térmica). Conseqüências da inversão térmica o Acúmulo de poluentes no ar das cidades o Doenças respiratórias Bronquite Asma Enfisema pulmonar Irritações nas mucosas

12 Efeitos globais da poluição do ar Efeito estufa; Chuva ácida; Camada de ozônio.

13 O Efeito de Estufa

14 Aumento do Efeito Estufa o Da radiação solar que chega à Terra, parte é refletida pelas nuvens e pela superfície terrestre, enquanto outra parte é absorvida. o Dessa energia absorvida, grande parte é irradiada na forma de calor (radiação infravermelha) mantendo a superfície terrestre aquecida. o Vapor d água, gás carbônico (CO 2 ), metano (CH 4 ), dióxido de nitrogênio (NO 2 ) são os principais responsáveis pela absorção de calor. o Esse fenômeno que ocorre naturalmente é conhecido como Efeito Estufa.

15 CO 2 fará acidez do oceano bater recordes Marcos Vinicius Marinho Folha Ciência 25/09/03 15

16 Chuva Ácida

17 CHUVA ÁCIDA - Nitrogênio No motor de automóveis em qualquer outro motor de explosão ocorre a entrada de ar (78% de N 2 e 21% de O 2 ). Em alta temperatura (acima de 21 C) ocorre as seguintes reações com o N 2 e seus derivados: N 2 + O 2 2NO Lançado na atmosfera 2NO + O 2 (atmosfera) 2NO 2 2NO 2 +H 2 O HNO 3 + HNO 2 Chuva ácida O ácido nítrico é um ácido forte, sendo responsável pela chuva ácida. NO e NO 2 também são formados pelos raios durante as tempestades. NO 2 + O 2 NO +O 3 Na baixa atmosfera o O 3 causa irritação nos olhos e garganta e ataca as folhas dos vegetais.

18 CHUVA ÁCIDA - Enxofre Fontes Derivados de petróleo e carvão mineral que na queima ocorre a reação: S + O 2 SO 2 O SO 2 na atmosfera reage com o O 2 segundo a reação: 2SO 2 + O 2 2SO 3 O SO3 se combina com água da chuva ou próprio ar: 2SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 As conseqüências da chuva ácida são: Chuva ácida Prejuízos para a agricultura solo ácido e destruição das folhas dos vegetais. Água de rios e lagos ácida imprópria a vida de fauna e flora. Corrosão Mármore, ferro, etc. monumentos e construções

19 Camada de Ozônio O ozônio é o filtro solar da terra. Se apresenta como uma capa que envolve a terra a uma altitude de 15 a 30 km com 20 km de espessura de 90% de ozônio atmosférico. Esta capa evita a passagem de raios UVque são prejudiciais aos seres vivos. Gases como os CFC, aerossóis e NOx destroem a molécula de ozônio.

20 Efeito do NO e NO 2 sobre o O 3 Prof Paul Crutzen, do Max Planck Institute for Chemistry NO + O 3 NO 2 + O 2 O 3 + luz UV O 2 + O Fonte:NASA 28/08/99 NO 2 + O NO + O 2 com o resultado líquido: 2O 3 3O 2

21 Efeito dos CFC sobre a camada de ozônio Em 1974 os Prf. Sherwood Rowland de Ervine e Mario Molina do MIT observaram que os compostos contendo C, Cl e F (CFC), apesar de quimicamente inertes, na camada de ozônio e por radiação ultravioleta se decompõem liberando Cl que literalmente devora o O 3. CFC + UV Cl + outros compostos Cl + O 3 ClO + O 2 ClO Cl + O

22 Efeito dos CFC sobre a camada de ozônio Em 1974 os Prf. Sherwood Rowland de Ervine e Mario Molina do MIT observaram que os compostos contendo C, Cl e F (CFC), apesar de quimicamente inertes, na camada de ozônio e por radiação ultravioleta se decompõem liberando Cl que literalmente devora o O 3. CFC + UV Cl + outros compostos Cl + O 3 ClO + O 2 ClO Cl + O

23 Composição da Atmosfera, Ciclos Biogeoquímicos e Tempos de Residência

24 Composição média da Atmosfera CH 3 OOH 700 Nitrogênio Oxigênio H 2 O Argonio 78% 20% 1% CO 2 Ne He (5) CH 4 (1.8) ppm H 2 N 2 O 310 CO Ozônio ppb H 2 O Etano HCHO 300 HNO SO 2 NO x outros 500 NH ppt

25 Quais os elementos presentes na atmosfera? Nitrogênio Oxigênio Carbono Hidrogênio Enxofre Gases Nobres: He, Ne, Ar

26 E quais os principais elementos dos seres vivos? CICLOS BIOGEOQUÍMICOS (CICLAGEM DE NUTRIENTES) Nutrientes = elementos essenciais aos seres vivos

27 Ciclo biogeoquímico Movimento de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra. Os caminhos percorridos ciclicamente entre o meio abiótico e biótico pela água e por elementos químicos conhecidos, como C, S, O, P, Ca e N

28 Ciclo da água

29 Ciclo do Carbono

30 Ciclo do Nitrogênio

31 O ciclo do Enxofre

32 Interferência das atividades humanas sobre os ciclos biogeoquímicos

33 Processos e compostos envolvidos na poluição do ar. OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL, SAIS, COMPOSTOS ORGÂNICOS, E AMÔNIA ATMOSFÉRICOS O 3 H 2 O 2 HCOOH HCHO NO 2 /NO 3 - SO 2 /SO 4 2- TRANSPORTE, DILUIÇÃO E REAÇÕES QUÍMICAS REMOÇÃO HIDROCARBONETOS SO 2 NO NO 2 NH 3 PARTÍCULAS EMISSÃO DEPOSIÇÃO SECA MATERIAL PARTICULADO, O 3, H 2 O 2, NO X /SO 2 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3 DEPOSIÇÃO ÚMIDA H 2 SO 4 HNO 3 H 2 O 2 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3

34 Poluição atmosférica em centros urbanos Aspectos históricos

35 - Século 13 Carvão substituiu a madeira no uso doméstico e industrial London Smog - Século 17 It is horrid smoke which obscures our Church and makes our palaces look old, which fouls our cloth and corrupts the waters, so as the very rain, and refreshing dews which fall in the several seasons, precipitate to impure vapour, which, with its black and tenacious quality, spots, contaminates whatever is exposed to it. John Evelyn

36 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

37 Smog de Los Angeles No final da década de 1940, um novo fenômeno de poluição do ar começou a ser observado na área de Los Angeles, EUA. Diferentemente do smog de Londres, o ar ambiente continha poluentes extremamente oxidantes e os eventos ocorriam em dias quentes com muita incidência de radiação solar.

38 smog = smoke + fog (poeira + neblina) Poluição urbana Queima de carvão (Revolução industrial) smog sulfuroso ou londrino Queima de combustíveis fosseis (veículos) smog fotoquímico ou de Los-Angeles

39 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).

40 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.

41 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, 1991)

42 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

43 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)