Química Analítica Ambiental. Aula 5 Química da Atmosfera Parte II

Transcrição

1 Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Depto. de Química Química Analítica Ambiental Aula 5 Química da Atmosfera Parte II Profa. Lilian Silva Juiz de For a, 2012

2 Chuva Ácida Refere-se a acidez acentuada produzida na água da chuva pela poluição atmosférica. Usado pela primeira vez por Robert Angus Smith (químico e climatologista inglês no século XVIII. Usou a expressão para descrever a precipitação ácida que ocorreu sobre a cidade de Manchester no início da Revolução industrial. Naturalmente, a chuva é ácida devido à presença de dióxido de carbono na atmosfera: CO 2 + H 2 0 H 2 CO 3 2H + + CO 3 2-

3 Chuva Ácida Como o ácido carbônico é um ácido fraco, essa reação não causa uma redução brusca no ph da chuva, sendo este ph de aproximadamente 5,5. Com este ph, a chuva comum não traz nenhum prejuízo ao homem ou à natureza. O problema, é que a poluição atmosférica faz com que o ph da chuva caia para algo entre 5 e 2,2 e se torne extremamente nociva ao homem e à natureza. Diferentemente do CO 2 os óxidos de enxofre (SO 2 e SO 3 ) e de nitrogênio (N 2 O, NO e NO 2 ) presentes na atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva.

4 Chuva Ácida Matéria C, H, O, S, N (combustão) Reações do nitrogênio Dia: NO 2 + HO. HNO 3 Noite: NO 2 + O 3 NO 3. + O2 NO 2 + NO 3. N2 O 5 N 2 O 5 + H 2 O 2HNO 3 Reações do enxofre SO 2 + HO. HSO 3 HSO 3 + O 2 HO 2 + SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 SO 2(g) + H 2 O (aq) HSO 3(aq) 2HSO 3 + H 2 O 2 2H 2 SO 4(aq) + 2H 2 O

5 Chuva Ácida

6 Chuva Ácida Diagrama mostrando a tolerância à acidez de algumas espécies

7 Chuva Ácida Efeito da precipitação ácida numa estátua em calcário

8 Chuva Ácida Efeito da precipitação ácida sobre uma floresta (Alemanha, )

9 Efeito Estufa

10 Balanço Térmico (Efeito Estufa) 1) A TRANSPARÊNCIA DA ATMOSFERA A atmosfera é transparente aos comprimentos da luz visível. A camada de ozônio (O 3 ) na atmosfera superior absorve muito da luz ultra-violeta. 2) O EFEITO ESTUFA Na atmosfera inferior, o CO 2 e a H 2 O fazem com que a atmosfera seja opaca aos raios infra-vermelhos, e a radiação tem dificuldade em voltar ao espaço. 3) A TROCA DE CALOR NA SUPERFÍCIE TERRESTRE Nos trópicos, devido às altas temperaturas, existe mais vapor de água na atmosfera, portanto o principal mecanismo de remoção de calor da superfície nessas regiões é a evaporação sobre os oceanos. Em altas latitudes, existem temperaturas menores, menos evaporação e menos umidade no ar. A superfície fria emite menos infra-vermelho, porém a perda de calor é feita diretamente pela liberação de calor na superfície. 4) O TRANSPORTE DE CALOR PARA OS PÓLOS Próximo ao Equador, a Terra recebe mais calor do que perde. A maior parte do transporte de calor para os pólos é feita em forma de calor latente, transportado pela atmosfera dos trópicos até os pólos.

11 Gases Estufa Gases do efeito estufa e o Protocolo de Kyoto CO 2 Dióxido de Carbono N 2 O Óxido nitroso CH 4 Metano CFCs Clorofluorcarbonetos HFCs Hidrofluorcarbonetos PFCs Perfluorcarbonetos SF 6 Hexafluoreto de enxofre

12 Gases Estufa

13 Gases Estufa

14 Gases Estufa Relatório sobre Mudança Climática da ONU

15 Gases Estufa Relatório sobre Mudança Climática da ONU

16 Gases Estufa Relatório sobre Mudança Climática da ONU

17 Gases Estufa Degelo na Groelândia

18 Gases Estufa

19 Ozônio Dr. Paul Crutzen, em 1970, Instituto Max Planck, mostrou que os óxidos de nitrogênio têm um papel importante no controle do equilíbrio natural do ozônio. Dr. Mario Molina, MIT, publicou em 1974 com Dr. Sherwood Rowland um artigo muito comentado em Nature sobre a ameaça dos clorofluorcarbonos (CFCs) à Camada de Ozônio. Dr. Sherwood Rowland, Professor Emérito, Departamento de Química, Universidade da Califórnia, Irvine, cujo artigo com Dr. Mario Molina detonou intensa pesquisa sobre o ozônio.

20 Ozônio Troposférico(smog fotoquímico)

21 Ozônio (Troposférico) Smog fotoquímico é a poluição do ar, sobretudo em áreas urbanas, por ozônio e outros compostos originados por reações fotoquímicas, reações químicas causadas pela luz solar. O efeito visível disto é uma camada roxa acinzentada na atmosfera. Descobriu-se esse tipo de smog pela primeira vez em Los Angeles, na década de 1940, e costuma-se acontecer em cidades com uma grande movimentação de veículos, que causam grande acumulação de óxido nítrico (NO) e compostos orgânicos voláteis (COVs). A mistura de poluentes no ar, no Smog fotoquímico, pode conter: Óxidos de nitrogênio, como o dióxido de nitrogênio Ozônio troposférico Composto orgânico volátil Compostos orgânicos voláteis (VOCs) Nitrato de peroxilacetila (PAN) Aldeídos

22 Reações: Ozônio (Troposférico) NO 2 + h NO + O O + O 2 O 3 NO + O 3 NO 2 + O 2 NO + RO 2. NO2 + RO. COV(hidrocarbonetos, aldeídos, cetonas) + Oxidante (O 2, HO., PAN, H 2 O 2, O, etc.)

23 Camada de Ozônio

24 Camada de Ozônio

25 Reações : O 2 + h 2O O + O 2 O 3 O 3 + h O + O 2 O + O 3 2O 2 Decomposição: X + O 3 XO + 2O XO + O X + O 2 O + O 3 2O 2 X = OH, NO, Cl e Br Camada de Ozônio CFC (clorofluorcarbonetos) Ex: CF 2 Cl 2 + h CF 2 Cl 2 + Cl. Cl. + O 3 ClO + O 2

26 Camada de Ozônio Taxas de incidência de câncer de pele sem melanoma entre pessoas brancas na idade de 40 anos. A probabilidade de desenvolvimento de câncer aumenta com a exposição ao sol e com a tonalidade mais clara da pele.

27 Camada de Ozônio Euglena gracilis são organismos verdes flagelados têm forma de fuso e nadam na sua forma alongada. Abaixo: após a irradiação de UV as células giram e se dobram e então se tornam redondas, sem poder nadar Melanona maligno do dedo do Pé (campanha australiana contra o câncer)

28 Poluentes atmosféricos e saúde

29 Poluentes atmosféricos e saúde

30 Legislação A Resolução CONAMA 003 de 28 de junho de 1990 (IBAMA) estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar, ampliando o número de parâmetros anteriormente regulamentados através da Portaria GM n de 27 de abril de Resolução CONAMA n. 18 de 6 de maio de 1986 (PROCONVE - Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores) estabelece os limites máximos de emissão para motores e veículos novos, bem como as regras e exigências para o licenciamento para fabricação de uma configuração de veículo ou motor e para a verificação da conformidade da produção. Fabricantes vêm cumprindo de forma satisfatória as exigências legais, o que permitiu a redução média da ordem de 80% na emissão de poluentes nos veículos. I/M Programa de Inspeção e Manutenção de Veículos e Motores fiscalizará a frota circulante nas grandes cidades, emitindo pareceres que liberem ou reprovem os veículos que estão em circulação, dependendo das condições dos mesmos

31 Legislação

32 Google Wikipedia Referências Rocha, J. C; Rosa, A. H. e Cardoso, A. A, Introdução à Química Ambiental, Porto Alegre Bookman, Baird, C. Química Ambiental; Tradução Maria Angeles Lobo Recio e Liz Carlos M. Carrera, 2 ed, Porto Alegre, Bookman, Maioli, O.L.G., Nascimento, G.N. Composição da Atmosfera, Ciclos Globais e Tempo de Vida. Notas de aula. UFES Maioli, O.L.G., Nascimento, G.N. Composição da Atmosfera, Ciclos Globais e Tempo de Vida. Monografia. UFES Mozeto, A. Química Atmosférica: A química sobre nossas cabeças. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola Freire, P.S.R. A Atmosfera e sua Dinâmica O Tempo e o Clima. Notas de Aula. Atmosferas Planetárias. Observatório Nacional (google) Nunes, L.H. lima e Poluição Atmosférica. Notas de Aula Damineli, A. Habitabilidade. Notas de Aula. IAGUSP Tolentino, M., Filho, R.C.. A Química no efeito estufa. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola Andrade, M.F. poluição atmosférica. Artigo