Qualidade do Ar. TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 1

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1 Qualidade do Ar TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 1

2 Air pollution in UK hits record levels: latest advice 3/4/14 (5ª.feira) Serviço de ambulância de Londres: 14% de aumento em 999 chamadas para pacientes com problemas respiratórios na 4ª.feira (2/4/14) WHO estima que 7 milhões de mortes prematuras anualmente estão ligadas à poluição do ar TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 2

3 Transportes públicos gratuitos de 6ª.feira pela manhã até domingo à noite na região Île-de-France, que abrange a Grande Paris. Gratuidade dos sistemas de Vélib e de Autolib, de aluguel de bicicletas e de carros na cidade, o que já provocou um aumento de usuários de 67% e de 46%, respectivamente. Velocidades máximas nas estradas na região foram reduzidas de 130 km/h para 110 km/h e de 90 km/h para 70 km/h Limitado o tráfego para caminhões de carga pesada. Foram desaconselhados aos habitantes da região passeios e atividades externas e esportivas. 4/4/14 (6ª.feira) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 3

4 Cidade de Harbin, na província de Heilongjiang, China Chaminé de indústria na China (Foto: JF Creative / Image Source / AFP) 23/10/2013 TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 4

5 How will each region of the country be affected on Thursday? TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 5

6 How long will the pollution last? Conditions are expected to improve tomorrow. Here is a map from Defra showing the forecast for pollution levels on Friday: TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 6

7 kipedia.org/ wiki/materi al_particula do Poluição por material particulado no norte da Índia e Bangladesh - Foto: NASA TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 7

8 Causas da má qualidade em Londres: poeira do Saara, as emissões da Europa continental, os baixos ventos ao sul-leste e poluição doméstica Medidas: Aqueles com doença pulmonar ou cardíaca: evitar exercícios intensos ao ar livre Previsão disponível na website Sistema de alerta em determinados locais TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 8

9 TH028 Saneamento Ambiental I 9

10 Mortes por infecção TH028 Saneamento Ambiental I 10

11 A poluição do ar é agora o maior fator de risco ambiental para a saúde humana De oito mortes registradas em 2012, uma foi causada pela exposição à poluição do ar. 25 de março de 2014 "Agora é o maior risco individual de saúde ambiental. No passado, doenças respiratórias (como a doença pulmonar obstrutiva crônica) foram pensados para ser os principais assassinos, mas agora surge que a doença cardíaca e acidentes vasculares cerebrais são responsáveis por até 80% das mortes. Ian Colbeck, professor de ciência ambiental da Universidade de Essex Os novos dados, adianta a agência da ONU para a saúde, revelam uma ligação mais forte entre exposição à poluição do ar interior e exterior e as doenças cardiovasculares, como o AVC e a cardiopatia isquêmica, assim como a poluição do ar e o câncer. Essas ligações juntam-se ao papel da poluição do ar no desenvolvimento de doenças respiratórias, incluindo infecções agudas e doenças pulmonares obstrutivas crônicas. TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 11

12 Importância do ar Fonte de oxigênio para troca térmica Corpo receptor dos gases da respiração L/d de ar passam pelos pulmões de uma pessoa adulta TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 12

13 Composição normal do ar 78% de nitrogênio 20,95% de oxigênio 0,93% de argônio 0,03% de gás carbônico 0,09% outros gases em pequenas concentrações TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 13

14 Poluição do ar Alteração da composição qualitativa e quantitativa da atmosfera Danos aos seres vivos Danos aos materiais Danos ao meio ambiente em geral TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 14

15 Processo de poluição FONTES DE EMISSÃO Poluentes ATMOSFERA Mistura e Transfor- mações químicas RECEPTORES (homem, animais, plantas, materiais TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 15

16 Fontes Emissoras de Poluição do Ar Naturais: erupções vulcânicas; decomposição de vegetais e animais; resuspensão de poeira do solo e areia; formação de metano nos pântanos; aerossóis marinhos; descargas elétricas na atmosfera, formando ozônio; Fonte Natural TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 16

17 Artificiais queima de lixo a céu aberto Fonte Fixa/Estacionária Fonte-área Fonte pontual incineração Fonte Móvel queimadas TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 17

18 Principal fonte atualmente Emissão veicular: Carros a álcool e a gasolina (motor do ciclo Otto): monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos Caminhões e ônibus (motor de ciclo diesel): óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio e material particulado (fuligem) e, em menor grau, monóxido de carbono e hidrocarbonetos TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 18

19 Categorias dos poluentes Poluentes primários Emitidos diretamente da fonte Poluentes secundários Formados na atmosfera por interações químicas entre constituintes atmosféricos normais e poluentes primários TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 19

20 Classificação das substâncias poluentes GASOSOS Compostos contendo S Matéria particulada Primários: SO 2, H 2 S Pode conter C, S, N, etc. Secundários: SO 3, H 2 SO 4, MSO 4 Compostos radioativos Compostos contendo N Primários: NO, NH 3 Secundários: NO 2, MNO 3 Compostos contendo C (excluindo CO e CO 2 ) Primários: C 1 -C 5 compostos Secundários: Aldeídos, cetonas, ácidos CO e CO 2 Primários: CO, CO 2 Secundários: nenhum Compostos halogenados Primários: HF, HCl Secundários: nenhum TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 20

21 Poluentes atmosféricos e seus efeitos Monóxido de Carbono (CO) Escape dos veículos motorizados; alguns processos industriais. -Liga-se à hemoglobina, substância do sangue que leva oxigênio às células formando a carboxihemoglobina e diminuindo a oxigenação do sangue -Causa tonturas e vertigens -Causa alterações no sistema nervosos central -Pode ser fatal em doses altas, em ambientes fechados -Doentes cardíacos, portadores de angina crônica, são considerados o grupo mais susceptível aos efeitos da exposição ao CO TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 21

22 Poluentes atmosféricos e seus efeitos Dióxido de Enxofre (SO 2 ) Oxidantes fotoquímicos- Ozônio (O 3 ) Indústrias e veículos a diesel; Centrais termoelétricas a petróleo ou carvão; fábricas de ácido sulfúrico. Formados na baixa atmosfera pela ação da luz solar sobre hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio -Provoca coriza, catarro e danos irreversíveis aos pulmões -Em doses altas pode ser fatal -Também afeta plantas e espécies mais sensíveis -Contribui para a destruição do patrimônio histórico -Acidificação do solo e corpos de água -Causa envelhecimento precoce -Diminui resistência a infecções -Provoca irritações nos olhos, garganta e nariz -Desconforto respiratório TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 22

23 Poluentes atmosféricos e seus efeitos Material particulado (MP) Hidrocarbonetos (HC) Escape dos veículos motorizados a diesel; processos industriais; centrais termoelétricas; reação dos gases poluentes na atmosfera; desgaste dos pneus e freios de veículos em geral, resuspensão de pó Queima incompleta e evaporação dos combustíveis (álcool, gasolina e diesel) e outros produtos voláteis -Agrava quadros alérgicos de asma e bronquite -Pode ser carcinogênico -As poeiras mais grossas ficam retidas no nariz e na garganta, causando irritações e facilitando a propagação de infecções gripais -As poeiras mais finas (partículas inaláveis) chegam aos alvéolos, agravando casos de doenças respiratórias e do coração -Responsáveis pelo aumento da incidência de câncer no pulmão -Provoca irritação nos olhos, nariz, pele e aparelho respiratório TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 23

24 Poluentes atmosféricos e seus efeitos Aldeídos Veículos -Provoca irritação nos olhos, nariz e garganta -Os aldeídos emitidos por veículos a diesel e gasolina podem provocar câncer Dióxido de nitrogênio (NO 2 ) Processos de combustão em geral -Podem provocar desconforto respiratório -Diminuição da resistência a infecções -Alterações celulares Fonte: Álvares Jr. Et al., 2002, apud Ferrarezi (2006) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 24

25 Efeitos da poluição do ar sobre os MATERIAIS Deposição de partículas (poeira e fumaça) Corrosão de partes metálicas (gases ácidos, especialmente SO 2, influência também da temperatura e umidade) Deterioração de materiais de construção (também monumentos e estátuas) não metálicos SO 2 que reage com carbonatos na presença de umidade, formando sulfatos mais solúveis CO 2 na presença de umidade forma ácido carbônico que converte a pedra calcária em bicarbonato, que é solúvel em água. Perda de elasticidade e enfraquecimento da borracha (Em especial o ozônio ) Redução da resistência, desbotamento e redução da vida útil de tecidos e corantes (principalmente SO 2 e os oxidantes: O 3, NO 2, nitrato de peroxiacetil) Desintegração da superfície e enfraquecimento do couro e papel (SO 2 ) Escurecimento, descoloração e sujeira nas tintas (partículas e gás sulfídrico) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 25

26 Efeitos da poluição do ar sobre a VEGETAÇÃO Alteração do crescimento e da produtividade da planta Colapso foliar Envelhecimento precoce Descoloração Clorose e outras alterações da cor Necrose do tecido foliar Ocorrência: Aguda crônica Causas: Redução da penetração da luz, consequentemente da capacidade fotossintética Penetração do poluente pelas raízes, após deposição no solo Penetração do poluente pelos estômatos TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 26

27 Efeitos globais da poluição do ar Redução da camada de ozônio Efeito estufa Chuva ácida TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 27

28 Redução da camada de ozônio Filtro natural para as radiações ultravioletas Ozônio da estratosfera eliminado em grande parte pelo cloro presente nos clorofluorcarbonos (substâncias muito estáveis quimicamente que permanecem na atmosfera por dezenas de anos) clorofluorcarbonos: gás refrigerante em sistemas de refrigeração (geladeiras, freezers, balcão, câmaras frigoríficas) Outros agentes da destruição: Óxidos de nitrogênio Erupções vulcânicas Gás halon (utilizado em sistemas de proteção contra incêndio) Brometo de metila Tetracloreto de carbono metilclorofórmio TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 28

29 Efeitos prováveis de raios ultravioleta em excesso Maior incidência de catarata e doenças de pele (queimaduras, câncer e envelhecimento mais rápido da pele pela sua degeneração elástica) Prejuízo ao sistema imunológico Redução da camada de gordura com aumento de infecções fúngicas e bacterianas Efeitos negativos à vegetação, com prejuízos a agricultura Redução da fotossíntese do fitoplâncton, consequentemente de seu crescimento Aumento da concentração de gás carbônico (contribuindo indiretamente para o efeito estufa) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 29

30 Efeito estufa Aumento da temperatura da Terra Causa: Maior retenção na atmosfera da radiação infravermelha em função de aumento da concentração de determinados gases que tem essa propriedade, como: gás carbônico (considerado responsável por 55% do efeito estufa) Metano (21%) clorofluorcarbonos (24%) óxido nitroso. Principal fonte: Queima de combustíveis fósseis e orgânicos (queimadas) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 30

31 Chuva ácida Chuva considerada ácida quando ph < 5,6 Normalmente, chuva possui ph em tono de 5,6 devido CO 2 já presente na atmosfera Lavagem da atmosfera pelas chuvas que arrastam os óxidos de enxofre e de nitrogênio nela presentes e outros elementos ácidos alterando a acidez da água Ocorre também a deposição seca Atualmente deposição ácida para ambos fenômenos TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 31

32 LEGISLAÇÃO: Ar Resolução CONAMA n. 18 de 06/05/86: Programa de controle da poluição do ar por veículos automotres - Proconve Resolução CONAMA n. 5 de 15/06/89: institui PRONAR: Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar. Estratégias para controle da qualidade do ar. Resolução CONAMA n. 3 de 28/06/90: Padrões de qualidade do ar. Resolução CONAMA n. 8 de 6/12/90: Limites máximos de emissão de poluentes do ar. Resolução CONAMA n. 8 de 31/08/93: Limites máximos de emissão de poluentes para motores destinados a veículos pesados novos, nacionais e importados. Lei Estadual PR de 30/09/2002: dispõe sobre as atividades pertinentes ao controle da poluição atmosférica, padrões e gestão da qualidade do ar Resolução SEMA n. 054/06: abrange padrões de qualidade do ar e limites máximos de emissão de poluentes do ar (Antiga Resolução SEMA 41/02). TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 32

33 LEGISLAÇÃO: Ar 1. Padrão de qualidade do ar Padrão Primário: afeta a saúde da população Padrão Secundário: dano à fauna, flora, materiais, meio ambiente em geral TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 33

34 Poluição do Ar: Concentração de Poluente TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 34

35 LEGISLAÇÃO: Ar P a râ m e tro s P a d rã o P rim á rio ( g /m 3 ) P a d rã o S e c u n d á rio ( g /m 3 ) P a rtíc u la s to ta is M é d ia g e o m é tric a a n u a l e m s u s p e n s ã o M é d ia d e 2 4 h F u m a ç a M é d ia a r itm é tic a a n u a l M é d ia d e 2 4 h P a rtíc u la s M é d ia a r itm é tic a a n u a l in a lá v e is M é d ia d e 2 4 h D ió x id o d e M é d ia a r itm é tic a a n u a l e n x o fre M é d ia d e 2 4 h M o n ó x id o d e M é d ia d e 8 h c a rb o n o M é d ia d e 1 h O z ô n io M é d ia d e 1 h D ió x id o d e M é d ia a r itm é tic a a n u a l n itro g ê n io M é d ia d e 1 h TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 35

36 LEGISLAÇÃO: Ar 2. Padrão de emissão atmosférica Melhorar processo operacional de produção. Instalação de equipamentos e controle apropriados para redução da emissão até níveis estabelecidos Fonte Emissora Periodicamente: caracterização e quantificação da emissão (amostragem em chaminé) Altura mínima de chaminé (mínimo 5m acima da edificação mais alta num raio de 100m) TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 36

37 LEGISLAÇÃO: Ar Proibido: Queima a céu aberto de qualquer material, exceto: - com autorização, - treinamento de combate à incêndio, - destruição de materiais perigosos, quando não houver outros meios e não causar riscos Armazenamento de material fragmentado: silos fechados (evitar arraste pela ação dos ventos) Operação de equipamento de moagem/sucatagem/carga e descarga: umidificação permanente Pintura: compartimento apropriado TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 37

38 LEGISLAÇÃO: Ar 3. Prevenção de deterioração Classificação de usos pretendidos: CLASSE 1: área de preservação, lazer e turismo. CLASSE 2: área limitada pelo padrão secundário de qualidade. CLASSE 3: área de desenvolvimento, limitado pelo padrão primário. Plano de emergência: Níveis de ATENÇÃO. Níveis de ALERTA. Níveis de EMERGÊNCIA. TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 38

39 LEGISLAÇÃO: Ar 4. Monitoramento TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 39

40 LEGISLAÇÃO: Ar 5. Inventário nacional de fontes poluentes do ar Localização dos pontos de emissão de poluição Tipo Quantidade TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 40

41 Controle da poluição do ar Considerando processos de combustão, 3 categorias de poluentes podem ser encontradas: 1. Produtos de combustão incompleta: hidrocarbonetos, CO, material particulado do combustível 2. Poluentes resultantes de contaminantes no combustível: óxidos de N e óxidos de S 3. Óxidos de nitrogênio de reações com alta temperatura envolvendo N 2 e O 2 Para minimizar/eliminar poluentes do tipo I e III: Modificações no processo original Combustão mais eficiente Para a categoria II de poluente: Substituir combustível por um alternativo Para as 3 categorias: Limpeza da emissão TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 41

42 Controle Planejamento territorial e zoneamento Proibição de tipos de indústrias em certas áreas Limitação do número de fontes em função dos padrões de emissão e de qualidade do ar Implantação de áreas de proteção sanitária (cinturões verdes) Planejamento das vias e do sistema de tráfego Eliminação e minimização de poluentes na fonte Troca de matéria-prima e combustíveis por outros de menor potencial poluidor Combustível que não apresenta grandes variações, padronizado Alteração de processos para aqueles com menor emissão Adequada manutenção e operação de equipamentos e processos Emprego de layout adequado Manutenção dos edifícios industriais Mudança no padrão de vida e uso de energia (uso de transporte coletivo, economia no consumo de energia) Manutenção e uso adequados dos carros TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 42

43 Concentração de poluentes na fonte para tratamento antes do lançamento Uso de sistemas de ventilação local exaustora como meio de juntar os poluentes para tratamento Diluição e mascaramento dos poluentes Uso de chaminés elevadas Emprego de substância que possibiltem reduzir a emissão de substância desagradávei. Equipamentos de controle de poluentes TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 43

44 MDL Mecanismo de desenvolvimento limpo Oportunidades Selecionadas de Redução no Brasil, China e Índia (países em desenvolvimento) Geração de energia convencional Ciclo combinado de turbinas a gás Melhoria da tecnologia de carvão Mudança de combustível Recuperação e uso de metano na exploração do carvão Co-geração de eletricidade de indústrias químicas Gaseificação de madeira combustível com resíduos de celulose Co-geração de eletricidade baseada em bagaço Aplicações industriais Grande variedade de possíveis melhoras na eficiência de caldeiras, motores e outros equipamentos Processos modernos de economia de energia nas indústrias de cimento, ferro e aço Uso de fontes renováveis Ampliando fontes de energia biomassa Energia eólica Aplicações solar-termal e solar-fotovoltaicas Hidroeletricidade em pequena escala Bombas de irrigação movidas a energia eólica Opções florestais. Plantações silvícolas para celulose, lenha e carvão Manejo sustentável de florestas em terras públicas e privadas Projetos comunitários agroflorestais TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 44

45 Método de limpeza Contaminante gasoso Absorção do gás Alteração química do gás Poluentes particulados Coletores Precipitadores Filtros TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 45

46 Separadores ciclônicos TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 46

47 Filtro TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 47

48 Filtro TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 48

49 Modelos de dispersão atmosférica e de química do ar TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 49

50 Distribuição gaussiana TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 50

51 Qual a informação dada pelo modelo? Chaminé TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 51

52 Objetivos Chaminé Estudo de impacto ambiental (cenários) Planejar locais de emissão, projetar chaminés Avaliar responsabilidade de níveis de poluição Analisar tendências Auxiliar na escolha de locais de monitoramento do ar Avaliar técnicas e estratégias de controle de emissão propostas TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 52

53 Fonte: Lactec Modelagem matemática da qualidade do ar TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 53

54 Monitoramento de emissões atmosféricas Crédito de carbono TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 54

55 EFICIÊNCIA DE QUEIMA OTIMIZAÇÃO MISTURA GÁS AR Objetivo Estudar processos para desenvolvimento de sistemas de combustão em queimadores a gás natural (mistura ideal gás/ar), para eficiência da queima, economizando combustível com menor emissão de poluentes; Resolução SEMA 041/02; Queimadores estão operando com baixa eficiência de queima; Custo operacional elevado; Trabalhos desenvolvidos em alguns fornos, no estado do Paraná, demonstrou uma economia de até 4% do consumo de gás do processo. TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 55

56 Impacto da corrosão atmosférica nas estruturas Objetivo Melhoria na confiabilidade do sistema e redução de custos Suporte: na seleção de materiais e/ou proteção anti-corrosiva apropriados na otimização de procedi-mentos de manutenção TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 56

57 Philippi Jr., A. et al Curso de Gestão Ambiental. Barueri-SP: Manole. (Coleção Ambiental; 1) Ferrarezi, Joseane Diagnóstico dos parâmetros realizados por organizações ambientais no estado do Paraná em comparação com os padrões de emissão instituídos pela resolução SEMA PR 041/2002. Monografia do Curso de MBA em Sistemas de Gestão Ambiental da PUCPR. Seinfeld, John H Air pollution physical and chemical fundamentals. New York: McGraw-Hill. Derísio, José Carlos Introdução ao controle da poluição ambiental. São Paulo: Ed. Sigmus. Efeito estufa: Camada de ozônio: Chuvas ácidas: TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 57