Precipitação E CHUVA ÁCIDA

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1 Precipitação E CHUVA ÁCIDA

2 Visão Histórica 1881:: cientista Norueguês sugeriu que poluentes emitidos pela Grã-Bretanha e países da Europa estariam precipitando na costa oeste da Noruega; 1950:: países escandinavos relacionaram a queima de combustíveis fósseis com a acidez da água da chuva e também a diminuição do ph da água com a diminuição dos peixes na região nórdica; 1960:: chuva ácida é reconhecida como danosa às florestas; 1969:: países europeus fizeram um levantamento da acidez das chuvas e verificou-se que poluentes produzidos na Inglaterra e na Alemanha Ocidental eram carregados pelos ventos para a Suécia e Noruega;

3 Visão Histórica 1982:: criação do Programa Nacional de Avaliação de Precipitação Ácida pelos Estados Unidos; 1985:: primeiros estudos de caracterização química das águas de chuva; 1990:: criação do Programa da Chuva Ácida pelos Estados Unidos;

4 Chuva: água naturalmente acidificada Composição Química das Precipitações 2H 2 O(l) + CO 2 (g) H 3 O + (aq) + HCO - 3 (aq) ph = 5.6 Balanço natural da acidez da água da chuva: NH 3 (aq) + H + NH + 4 CaCO 3 (s) Ca +2 (aq) + CO 2-3 (aq) CO 2-3 Composição química: + 2H + (aq) CO 2 (g) + H 2 O Na +, Ca 2+, Mg 2+, K +, Cl -, SO 2-4, NH + 4 e NO - 3, F -, PO -3 4, HCOO - CH 3 COO -, C 2 O 2-4

5 Aerossóis finos papel fundamental na composição final da precipitação facilitam a condensação do vapor d água e as coalescência das gotas de chuva.

6 Neutralização NH 3 na atmosfera neutraliza a acidez da chuva pela formação de NH 4+. NH 3(aq) + H + NH 4 + Mas, NH O 2 NO H + + H 2 O A deposição de NH + 4 e NO 3- fertiliza o ecossistema eutrofização

7 Dióxido de Enxofre Causadores da Deposição Ácida Emissões Naturais erupções vulcânicas decomposição de vegetais e animais, nos pântanos e nos oceanos Queima de combustíveis fósseis Indústria do petróleo Indústria de extração de metais: 2NiS(s) + 3O 2 (g) 2NiO(s) + 2SO 2 (g) Emissões Antrópicas

8 Óxidos de Nitrogênio: Causadores da Deposição Ácida Emissões Naturais Descargas elétricas decomposição de vegetais e animais Combustão em veículos automotores Usinas termelétricas Turbina de aviões Emissões Antropogênicas

9 Aerossóis: Causadores da Deposição Ácida Ácido Sulfúrico: é formado pelas espécies de enxofre, originadas tanto de fontes naturais (vulcões) e antrópicas (usinas termoelétricas e fundições), que se oxidam em um intervalo de horas ou dias. Ácido Nítrico: é o produto final da oxidação de gases atmosféricos nitrogenados, como NH 3, NO. e NO 2 Sulfato e Nitrato: H 2 SO 4 (aq) + 2NH 3 (g) (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) HNO 3 (aq) + 2NH 3 (g) (NH 4 )2NO 3 (aq)

10 Reações Químicas HOSO 2 HO. 2 HO. + SO 2 HOSO 2 + O 2 HO 2. + SO 3 (g) SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 + NO NO 2 HO.. NO 3 N 2 O 5 + NO 2 HNO 3 + HO. + NO 2 N 2 O 5 + H 2 O 2HNO 3

11 Reações Químicas SO 2 + H 2 O SO 2. H 2 O SO 2. H 2 O H+ + HSO - 3 HSO H 2 O 2 H 2 O + HSO - 4 HSO O 3 H SO O 2 HSO - 4 H + + SO 2-4 OH + NO 2 HNO - 3 HNO - 3 (g) HNO - 3 (diss diss) HNO - 3 (diss diss) H + + NO 3 -

12 Amostrador de partículas e de chuva

13 Smog Fotoquímico: Causadores da Deposição Ácida A contribuição do smog para a chuva ácida é devido ao fato que um dos produtos resultantes é o ácido nítrico e compostos orgânicos, conforme equação abaixo: COV +. NO + O 2 + luz solar O 3 + HNO 3 e compostos orgânicos

14 Parâmetros relevantes na deposição ácida: Quantidade e localização dos emissores (tanto antropogênico quanto natural) de compostos de enxofre, nitrogênio e orgânicos; Velocidade de transformações químicas de óxidos de enxofre e nitrogênio e compostos orgânicos para formação de ácidos; Velocidade de deposição seca e úmida dos ácidos e seus precursores. es. Transporte e dispersão dos ácidos e seus precursores; Transformações Químicas Moléculas como o ozônio, peróxido de hidrogênio, os radicais hidroxila e hidroperoxila e a radiação solar:

15 EFEITOS DA CHUVA ÁCIDA Danos: - Florestas; - Solos; - Biota da floresta; - Formação de cavernas; - - Saúde humana; - Lagos e ecossistemas aquáticos; - Materiais; - Diminuição dos nutrientes disponíveis aos vegetais; - Disponibilizarão de minerais tóxicos os vegetais;

16 Efeitos da chuva ácida sobre florestas Fundo Mundial para a Natureza: Ca 35% dos ecossistemas europeus seriamente afetados; Ca de 50% das florestas da Alemanha e Holanda destruídas pela acidez; Costa do Atlântico Norte, mar está entre 10 e 30% mais ácido; EUA solo dos montes Apalaches 10x maior que áreas vizinhas < altitude; acidez

17 Efeitos da chuva ácida sobre florestas No Brasil: Cubatão escorregamentos das encostas da Serra do Mar desmatamento chuva ácida Governo de SP e empresas locais: Instalação de um sistema de alerta; Reflorestamento da região; Instalação de equipamentos de coleta e tratamento de efluentes gasosos.

18 Efeitos da Chuva Ácida sobre florestas Baines (1993): Diminuição da folhagem; Manchas amarelas; Maior produção de pinhas; Morte das pontas;

19 Diminuição dos nutrientes disponíveis aos vegetais Elementos nutrientes Mg, K, Ca deslocados pelo excesso de íons H + indisponíveis para as plantas Mg: móvel nas árvores. Deficiência perdas de folhas aciculares a partir do exterior do tronco, e da base para o topo. K: essencial para o crescimento da árvore. Deficiência folhagem começa a amarelar. Ca: essencial a formação das paredes celulares e ao crescimento. Deficiência desenvolvimento da raiz é pobre, crescimento prejudicado

20 Disponibilização de minerais tóxicos aos vegetais Minerais tóxicos complexos indisponíveis aos vegetais; Alumínio: Fitotóxico, prejuízos ao sistema de raízes dificuldade absorção nutrientes e H 2 O Ex: florestas da Montanhas Vermont`s Green (EUA) (Abetos Vermelhos)

21 Disponibilização de minerais tóxicos aos vegetais Pesquisadores de Oak Ridge National Laboratory Analisaram durante anos crescimento de pinheiros das Montanhas Great Smoky (EUA) Estudo paralelo: emissões de SO 2 aumentaram cerca de 200% Lixiviação de nutrientes, liberação de metais pesados e Al, eliminação de organismos perdas de produtividade na agricultura

22 Efeitos da Deposição Ácida sobre a biota Gould 1985 Inibição da fixação de nitrogênio pelos microorganismos. Eliminação de algumas cepas de bactérias compromete formação do húmus. Extermínio de microrganismos do solo. Decompositores podem ser seriamente afetados.

23 Efeitos da Chuva Ácida na formação de cavernas Rochas calcárias infiltrações de águas de chuva dissolução Ca(HCO 3 ) 2 pelos canais e cavernas Interior das cavernas: alto teor de CO 2 (mais denso que o ar) Grande perigo para exploradores e animais Ex: Gruta do Cão, Itália

24 Efeitos da Chuva Ácida na saúde humana Efeitos dos metais tóxicos Deslocados pela chuva ácida lixiviação de metais para reservatórios de água Bioacumulação ao longo da cadeia alimentar Danifica o sistema nervoso humano mesmo em baixas concentrações Problemas psicológicos em adultos e crianças; Depressão, ansiedade, estresse, síndrome do pânico; Gould (1985) Água de reservatórios (Adirondacks, EUA) acidificada (ph ~ 4,2-5,0) casos de níveis elevado de Pb no sangue de crianças

25 Efeitos da chuva ácida na saúde humana Efeitos diretos sobre a respiração Poluição do ar morte prematura de cerca de pessoas Aerossóis ácidos afetam funções pulmonares asma e outras doenças respiratórias Los Angeles, EUA 1978: Algumas indústrias suspenderam por 23 dias a queima de carvão e petróleo, atividades escolares e externas canceladas;

26 Efeitos da deposição ácida em lagos e ecossistemas aquáticos Primavera: > acidez dos lagos época de reprodução dos peixes filhotes morrem Aves que se alimentam dos peixes cascas dos seus ovos frágeis filhotes com ossos deformados

27 Efeitos da deposição ácida em materiais Corrosão de metais (bronze) e deterioração de pinturas e pedras (mármore e calcário); Danificação de edifícios, pontes, estátuas custos de manutenção Danificação pintura de automóveis pinturas ácidoresistentes Custo: $5 por veículo novo ($6 milhões/ano para todos carros novos e caminhões, EUA)

28 Efeitos da deposição ácida em materiais Estátua da Liberdade, NY restauração Monumentos históricos corroídos: Acrópole em Atenas; Coliseu em Roma; Taj Mahal na Índia; Catedrais de Notre Dame em Paris e de Colônia na Alemanha

29 Efeitos da deposição ácida em materiais Herten, Alemanha Graedel e Crutzen,1997

30 Estudo de Caso - EUA Programa planejou a diminuição da emissão sem afetar o desenvolvimento econômico; Otimização do processo: Temperatura de queima do combustível Novas Tecnologias: sistema seletivo de redução catalítica tica (SCRs) otimização ão- S inibe ação a catalisador Controle de combustão queimador que reduz a emissão de NO x Ganhos: Redução custos com combustível Aumento tempo de vida do catalisador (SCRs( SCRs)

31 Estudo de Caso - EUA Alguns exemplos de benefícios adquiridos ao longo do programa Benefícios com o programa Saúde Milhões Mortalidade infantil (crianças com menos de 1 ano) $ 106,171 Doenças respiratórias $ 130 Doenças cardiovasculares $ 246 Faltas ao trabalho $ 240

32 Brasil: Primeiros trabalhos surgem por volta 2000 Não há histórico Trabalhos isolados Oportunidade de crescimento para estudo

33 Ácidos carboxílicos 16 a 35% da acidez em ambientes urbanos e 65% em áreas remotas. Ácidos acético e fórmico polaridade alta, solúveis na fase aquosa. Outros ácidos:propiônico, maleico, oxálico, pirúvico, láctico e glicólico.