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Transcrição

1 ANÁLISE DE PETRÓLEO NO MEIO AMBIENTE Prof. Marcelo da Rosa Alexandre Ciência Ambiental e Meio Ambiente a) Definição a. 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). b. 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. c. 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. b) O Ambiente Global a. Podemos dividir o planeta terra em cinco grandes esferas: i. Atmosfera: O envelope gasoso que envolve a terra ii. Hidrosfera: água (oceanos, rios, lagos, etc...) iii. Litosfera: porção inorgânica sólida da terra (minerais, rochas, etc) iv. Biosfera: Todos os organismos vivos v. Antroposfera: O ambiente humano: o ser humano e sua influência b. 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. c. O Planeta Terra é essencialmente um sistema fechado em relação à matéria. Denomina se matéria os elementos químicos (carbono, hidrogênio, orxigênio, etc), ligados ou não (formando moléculas). Dessa forma, todo a matéria existente no

2 meio não é criada nem destruida, ela se transforma. Isso implica que a matéria passa de uma esfera à outra, formando um ciclo. d. Os ciclos geológicos: i. Ciclo Tectôncio ii. Ciclo Hidrológico iii. Ciclos Biogeoquímico (Carbono, Fósforo, Enxofre, Nitrogênio) c) A dinâmica do meio ambiente a. O aspecto dinâmico do meio ambiente fica muito claro a partir do estudo dos ciclos geológicos e do transporte de massa e energia na pela atmosfera e hidrosfera. b. A hidrosfera i. As correntes marítimas desempenham um papel fundamental no transporte de energia de latitudes menores (equatoriais) para latitudes maiores (polares). É graças a esse transporte de energia que tem se um ambiente navegável no atlântico norte, por exemplo. ii. No entanto, o aspecto de maior preocupação quando se trata da poluição gerada com a produção e uso de petróleo como fonte de energia não está necessariamente no fluxo de energia, mas sim no transporte de massas que o ciclo hidrológico é capaz de realizar. iii. Dois apesctos importantes do transporte de massas pelo ciclo hidrológico podem ser destacados: Lixiviação e tempo de residência. A lixiviação consiste no carregamento, através da precipitação, de espécies solúveis e insolúveis para os corpos d água (rios, lagos, oceanos) e tempo de residência siginifica o números de dias, meses ou anos que uma determinada massa de água (ou espécie química) permanece em determinado corpo d água. iv. 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) e a circulação por

3 thermohaline forces, que é a circulação de águas oceânicas provocada pela diferença de temperatura entre as águas superficiais e águas profundas

4 v. Por último, deve se considerar como importante forma de transporte de massa pela hisdrosfera os ressurgimento ou costal upwelling. c. A atmosfera i. A atmosfera age como um exelente 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. Cold window Warm air rising Hot radiator Cool air falling

5 d) O petróleo no Meio Ambiente a. O petróleo e seus derivados são liberados para o meio ambiente através de acidentes durante carga, descarga, transporte e produção de subprodutos. A compreensão do comportamento dos diferentes componentes do petróleo no solo, água e ar é muito importante na avaliação dos efeitos à saúde e à biota decorrentes dessa exposição. b. É certo que a poluição por petróleo, sua distribuição no meio e sua toxicidade vai depender de uma série de fatores que incluem as características físico químicas dos mesmos (por exemplo K H2O ), os processos de difusão (ar, água, solo) e de degradação (fotoquímica, física, biológica). e) Principais constituintes das emissões de petróleo para a atmosfera a. Óxidos de Enxofre (SO X ) O enxofre é um elemento químico naturalmente presente no petróleo, entretanto, seu percentual varia de acordo com a origem do mesmo. A quantidade das emissões de óxidos de enxofre durante o processamento do petróleo cru é função do teor de enxofre. Sobre o meio ambiente a toxicidade dos óxidos de enxofre sobre as plantas é bem conhecida, e pode ser observada nos danos que provoca sobre plantas cultivadas e selvagens, bem como na redução de colheitas. Os óxidos de enxofre também provocam as chuvas ácidas, cujos impactos possuem caráter regional ou continental. Os principais efeitos das chuvas ácidas são: a diminuição do ph das águas superficiais e subterrâneas, com conseqüentes prejuízos para o abastecimento

6 humano e outros usos; declínio da população de peixes e de outros organismos aquáticos, com reflexos nas atividades recreativas (pesca), econômicas e turísticas. A redução do ph também aumenta a solubilidade do alumínio e dos metais pesados, como o cádmio, zinco e mercúrio, sendo muitos deles extremamente tóxicos. b. Óxidos de Nitrogênio (NO X ) Onde quer que um combustível fóssil de qualquer tipo for queimado, os óxidos de nitrogênio serão formados. Tal fato se dá a partir de duas formas distintas: pela combinação do nitrogênio e do oxigênio que compõem o ar utilizado nas reações de combustão, quando este é submetido a elevadas temperaturas; e pela oxidação do nitrogênio que está naturalmente presente no combustível, sob forma de compostos orgânicos nitrogenados. Sobre o meio ambiente, Os NOx são capazes de causar danos à vegetação. Entretanto as concentrações necessárias para provocar esse efeito são consideravelmente altas, passíveis de ocorrer em ambientes muito poluídos, como aqueles próximos a fontes poluidoras como as indústrias. Os óxidos de nitrogênio também são os principais componentes requeridos para a formação do smog fotoquímico. A contaminação fotoquímica acontece como conseqüência da aparição na atmosfera de agentes oxidantes, originados pela reação química entre os óxidos de nitrogênio, os hidrocarbonetos e o oxigênio em presença da radiação ultravioleta dos raios solares c. Monóxido de Carbono (CO) Na verdade o CO não pode ser considerado como um contaminante atmosférico no sentido estrito, pois é encontrado em atmosferas puras de modo natural e, além disso, ao entrar na atmosfera é oxidado e transforma se em CO2. Entretanto, o acúmulo deste último na atmosfera oferece alguns riscos, entre eles uma possível modificação no clima da Terra decorrente do efeito estufa. d. Gás Sulfídrico (H 2 S) A exposição ao gás sulfídrico provoca o chamuscamento das folhas dos vegetais, e ele, ao combinar se com as águas das chuvas dá origem ao ácido sulfídrico, que, por sua vez, provoca necrose nas partes superiores das folhas, similares a outras lesões provocadas por outros compostos ácidos ou básicos. Há também o problema do odor desagradável que fica no ambiente, semelhante ao de ovos podres e. Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno (BTEX) O benzeno, o tolueno e os xilenos são componentes do petróleo, portanto estão presentes em muitas operações de refino. Além disso, tais compostos também são produzidos durante o processo de reforma catalítica. A volatilidade natural dos mesmos faz com que as emissões fugitivas sejam a maior fonte de liberação dos mesmos. Fontes pontuais de emissão incluem o processo de separação desses compostos. Sobre o meio ambiente, um modo comum através do qual substâncias químicas promovem intoxicações agudas, particularmente em organismos aquáticos, é a narcose. A narcose ocorre quando uma substância química se acumula, de maneira não específica, nas membranas celulares e interfere com o funcionamento normal dessas membranas. A resposta típica a este fenômeno é um decréscimo de atividade, redução da reação a estímulos externos e maior pigmentação, no caso dos peixes. Os efeitos são reversíveis, e os organismos normalmente retornam à condição inicial quando a substância é removida do meio ambiente no qual eles

7 vivem. Entretanto, a narcose prolongada pode resultar em morte. O benzeno é uma das substâncias químicas que provocam a narcose. O tolueno pode ser degradado por microorganismos. O xileno possui uma mobilidade moderada através do solo, onde pode persistir por muitos anos, ainda que uma parte possa também ser biodegradada. O benzeno também pode ser biodegradado, mas somente na presença de oxigênio. Os três compostos, ao evaporarem, reagem com outras substâncias nas camadas mais baixas da atmosfera, contribuindo, deste modo, para a formação de ozônio, e conseqüentemente, para a formação do smog fotoquímico. f. Material Particulado As poeiras podem causar danos tanto diretos quanto indiretos à vegetação. Uma variedade de efeitos já foi observada, entre eles: redução das colheitas, mas sem se observarem danos visíveis, aumento na incidência de doenças, danos severos às células das folhas, supressão da fotossíntese e morte de árvores. A contaminação do solo e da vegetação por aerossóis metálicos também é outro fator relevante. Aerossóis com níveis significantemente elevados de chumbo e/ou outros metais pesados elevam a concentração desses metais no solo e conseqüentemente na vegetação das vizinhanças das fontes emissoras. A maioria dos particulados de pequeno tamanho também serve como um excelente núcleo na formação de nuvens de gotas. Conseqüentemente, isto pode causar o aumento da precipitação a jusante de grandes fontes de emissão de material particulado. g. Acetileno, Butano, Etano, Eteno, GLP, Metano, Propano e Propeno (VOC s) Os hidrocarbonetos que contêm até quatro átomos de carbono são gases à temperatura ambiente, e são estes os mais importantes do ponto de vista da contaminação atmosférica, pois favorecem a formação das reações fotoquímicas, contribuindo para o surgimento do smog fotoquímico. h. Amônia A amônia é formada a partir dos compostos nitrogenados presentes no petróleo cru e pode ser encontrada em muitas unidades das refinarias de petróleo. Amônia gasosa é freqüentemente liberada nas unidades de destilação, de craqueamento e de tratamento final. Também são geradas emissões de amônia nas plantas de tratamento dos efluentes hídricos das refinarias. f) Impactos ambientais Ar a. De um modo geral, pode se dizer que os principais poluentes atmosféricos emitidos pelo petróleo e seus derivados (em todas as etapas de produção, estocagem, distribuição e destino final) são os óxidos de enxofre e nitrogênio, o monóxido de carbono, os materiais particulados, e os hidrocarbonetos (que geralmente constituem as emissões de compostos orgânicos voláteis, os VOC s). b. Os poluentes atmosféricos, além dos efeitos específicos relativos à sua natureza química, também possuem efeitos de caráter geral: i. Irritação dos olhos: A irritação nos olhos é uma das manifestações mais predominantes dos efeitos dos poluentes atmosféricos no corpo humano. Ela é freqüentemente associada com a exposição a aldeídos e a oxidantes fotoquímicos. Portanto, é um fenômeno comum nas grandes cidades, principalmente nas suas regiões industriais.

8 ii. Efeito sobre o sistema cardiovascular: Poluentes como o CO e o chumbo são absorvidos através da corrente sangüínea e podem, ambos, ter efeitos diretos e/ou indiretos sobre o sistema cardiovascular. Doenças cardiovasculares podem também resultar dos efeitos indiretos de outra doença incitada pela poluição do ar. Por exemplo, alguns indivíduos com problemas respiratórios morrem de cor pulmonale, uma falência cardíaca resultante do estresse decorrente de algumas crônicas e severas doenças respiratórias. iii. Efeitos sobre o sistema respiratório: O sistema respiratório é o principal mecanismo de trocas gasosas e, portanto, irá sofrer exposição direta aos contaminantes atmosféricos. Habitualmente a poluição do ar tem sido caracterizada como um agente causador ou agravante das doenças do sistema respiratório, tais como bronquite crônica, enfisema pulmonar, câncer de pulmão, asma brônquica e infecções respiratórias. iv. Efeitos globais decorrentes da poluição atmosférica: Cada vez mais está comprovada a necessidade de se realizarem estudos sobre os possíveis efeitos

9 que em longo prazo a contaminação atmosférica pode produzir sobre diferentes ecossistemas, sobre o clima e sobre a estratosfera. Um dos problemas de caráter global mais relevante associado à poluição atmosférica é o das Chuvas Ácidas. O ph das chuvas é, normalmente, levemente ácido, aproximadamente igual a 5,65, devido à dissolução de gases, especialmente o CO 2. O lançamento de gases na atmosfera, a partir de fontes emissoras de poluentes, principalmente de óxidos de enxofre e de nitrogênio, contribui para o aumento da acidez das águas, formando as chuvas ácidas. Esses compostos, na atmosfera, transformam se em sulfatos e nitratos e, ao se combinarem com o vapor d água, formam os ácidos sulfúrico e nítrico. Esses ácidos provocam as chuvas ácidas, cujo ph é inferior a 5,65. Tanto as modificações das características dos solos devidas à lavagem dos mesmos pelas chuvas ácidas, como as mudanças provocadas nas grandes massas de água pelo aumento das concentrações de metais tóxicos, podem ter conseqüências ecológicas irreversíveis. Outro importante problema de caráter global da poluição atmosférica é o das mudanças climáticas. O aumento das concentrações de dióxido de carbono e de outros contaminantes na atmosfera pode dar lugar a uma elevação geral da temperatura do globo terrestre, conhecida como efeito estufa, que modificaria o regime das chuvas, o que produziria alterações nas terras cultiváveis e sobre a extensão dos desertos. Por outro lado, os sulfatos e as partículas finas que diminuem visibilidade podem igualmente reduzir a intensidade da radiação solar. Os hidrocarbonetos halogenados e os óxidos de nitrogênio podem também provocar uma diminuição do ozônio na estratosfera, ocasionando um buraco na camada de ozônio que protege o planeta, com o conseqüente aumento da quantidade de radiação ultravioleta que chega a Terra g) Impactos ambientais Solo a. Devido principalmente à precipitação dos contaminantes atmosféricos pela chuva, o petróleo e seus derivados tem grande impacto também no solo. As estaçoes de produção e estocagem desempenham também um papel importante na contaminação de solos, assim como o transporte, devido principalmente a acidentes onde há derramamento de produtos. b. Os resíduos sólidos são gerados em muitos dos processos de refino e em operações de manuseio do petróleo, assim como na etapa do tratamento de efluentes. Tanto resíduos perigosos quanto não perigosos são gerados. Tais resíduos normalmente são gerados sob a forma de lamas, catalisadores de processo exaustos, cinzas de incineradores e borras de filtração. O tratamento desses resíduos inclui incineração, neutralização, fixação química e disposição em aterros sanitários. c. Vide texto Solo, do livro Ecotoxicologia e Avaliação de Risco Ambiental (Anexo I)

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