Ciências do ambienteimpactos. Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo

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1 POLUIÇÃO DO AR

2 Ciências do ambienteimpactos ambientais Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo

3 UNIDADE I 1.1. Introdução Composição da atmosfera 1.3. Altura e estrutura da atmosfera 1.4. Algumas definições importantes 1.5. Classificação dos poluentes 1.6. Unidades de medida para poluentes atmosféricos

4 O AR ATMOSFÉRICO A atmosfera é um composto gasoso com mais de 1000 km de espessura que envolve o globo terrestre. A ação que a força da gravidade exerce sobre suas moléculas assegura a presença deste invólucro vital para homem

5 ESTRATOS ATMOSFÉRICOS EXOSFERA Altitude 600 a 1000km IONOSFERA Altitude 80 a 600km ESTRATOSFERA Altitude 12 a 80km TROPOSFERA Altitude média 11km TERRA

6 COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA Gases Nitrogênio Oxigênio Vapor de água Argônio Dióxido de Carbono Neon Hélio Metano % em Volume 78.1% 21% varia de 0-4% 0.93% por volta de 0.3% abaixo dos 0.002% % %

7 INTRODUÇÃO POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA AR POLUIÇÃO ÁGUA estão quase sempre interrelacionadas. SOLO

8 PRINCIPAIS POLUENTES DO AR

9 Cinco compostos significam mais de 90% do problema da contaminação atmosférica: 1. Monóxido de carbono (CO); 2. Óxidos de nitrogênio (NO x ); 3. Hidrocarbonetos (HC); 4. Óxidos de enxofre (So x ); 5. Partículas QUALIDADE DO AR

10 1.4. Algumas definições importantes - POEIRAS: São partículas sólidas produzidas por manipulação, esmagamento, trituração e desintegração da matéria orgânica ou inorgânica, tais como rochas, minérios, etc. - FUMOS: são partículas sólidas resultantes da condensação ou (re)sublimação de gases. Têm diâmetro médio inferior 0,5 µm. -NÉVOAS: são gotículas líquidas em suspensão, produzidas pela condensação dos gases ou pela passagem de um líquido a estado de dispersão. - VAPOR: é a forma gasosa de substâncias normalmente sólidas ou líquidas (a 25 0 C e 760 mmhg) que podem voltar a estes estados por aumento da pressão ou por dimunuição da temperatura. - GASES: são normalmente fluidos sem forma que ocupam o espaço que os contêm e só podem liquefazer-se ou solidificar-se sob a ação combinada de aumento de pressão e redução da temperatura.

11 1.5. Classificação dos poluentes De acordo com a origem: a) Primários b) Secundários Poluentes Primários, são aqueles que são emitidos diretamente pelas fontes para a atmosfera, sendo expelidos diretamente por estas (p.ex. os gases que provêm do tubo de escape de um veículo automóvel ou de uma chaminé de uma fábrica). Exemplos: monóxido de carbono (CO), óxidos de azoto (NOx) constituídos pelo monóxido de azoto (NO) e pelo dióxido de azoto (NO2), dióxido de enxofre (SO2) ou as partículas em suspensão Poluentes Secundários, os que resultam de reações químicas que ocorrem na atmosfera e onde participam alguns poluentes primários. Exemplo: o ozônio troposférico (O3), o qual resulta de reações fotoquímicas, isto é realizadas na presença de luz solar, que se estabelecem entre os óxidos de azoto, o monóxido de carbono ou os Compostos Orgânicos Voláteis

12 Classificação dos poluentes... De acordo com o estado: a) Gases e vapores: CO, CO 2, SO 2, NO 2 b) Partículas sólidas e líquidas: poeiras, fumos, névoas (AEROSÓIS ou AERODISPERSÓIDES). - De acordo com a composição química: a) Poluentes orgânicos: HC s, aldeídos e cetonas b) Poluentes inorgânicos: H 2 S, HF, NH 3

13 Emissões primárias A. Partículas finas (menos que 100 m em diâmetro) Metal; carbono; alcatrão; resina; polém; fungos; bactérias; óxidos; nitratos; sulfatos; silicatos; etc. catalizadores de reações normalmente lentas devido a alta superfície específica; núcleos de condensação e coalescência de outras partículas e vapores; alta toxicidade para plantas e animais ou corrosivos de estruturas metálicas; se radioativas podem provocar mutações genéticas; como partículas sofrem atração gravitacional e eletrostática, sujando tecidos, edifícios, etc.; efeitos adversos à saúde ao exceder 80 g/m³ em média

14 Emissões primárias... B Partículas grosseiras (maior que 100 m em diâmetro) Apresentam os mesmos problemas em grau diminuído, porque: atração gravitacional mais efetiva; encontra limites nos mecanismos fisiológicos de defesa dos animais e homem; permitem muito menos oportunidade para reações com outros componentes do ar poluído (pequenas superfícies específicas); causam menos incômodos a população.

15 Emissões primárias... Composto Grupo funcional Função CH 3 -OH OH ÁLCOOL C. Compostos orgânicos CH 3 - C - CH 3 C O CETONA Hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos, saturados e insaturados e seus derivados oxigenados e halogenados.: CH 3 - NH 2 NH 2 AMINA CH 3 - C O OH C O OH ÁCIDO ORGÂNICO emitidos como vapores ou até gotículas odores alguns são associados a câncer CH - O - CH 3 3 O CH - C 3 H O C O H ÉTER ALDEÍDO CH3 SH R SH Compostos Sulfurados (MERCAPTANAS)

16 2. Fontes de poluição atmosférica: 2.1) Fontes naturais: poluição originada por fenômenos biológicos e geoquímicos como é o caso das reações químicas na atmosfera. 2.2) Fontes antropogênicas: poluição originada pela atividade humana (industrial ou urbana): a) Fontes estacionárias (ou fixas): combustão, processo industrial, queima de resíduos sólidos. b) Fontes móveis: veículos automotores, barcos, trens, etc.

17 FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES MÚLTIPLAS podem ser FIXAS ou MÓVEIS, geralmente se dispersam pela comunidade, oferecendo grande dificuldade de serem avaliadas na base de fonte por fonte Ex: Carros x Ex: Casas

18 FONTES DA POLUIÇÃO FONTES ESPECÍFICAS são FIXAS em determinado território, ocupam na comunidade área relativamente limitada e permitem uma avaliação na base de fonte por fonte ATMOSFÉRICA Ex: Indústrias

19 Poluição atmosférica urbana

20 POLUIÇÃO DO AR NAS ATMOSFERAS URBANAS

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22 Principais fontes de poluição do ar e principais poluentes FONTES POLUENTES COMBUSTÃO Material particulado. Dióxido de enxofre; Trióxido de enxofre, Monóxido de carbono, Hidrocarbonetos e Óxidos de nitrogênio FONTES PROCESSO INDUSTRIAL Mat. particulados (fumos, poeiras, névoas) Gases: - SO 2 - SO 3 - Hcl, Hidrocarbonetos ESTACIONÁRIAS QUEIMA RESÍDUOS SÓLIDOS OUTRAS Material particulados Gases: - - SO 2 - SO 3 - No x - HCl Hidrocarbonetos, Material particulado FONTES MÓVEIS FONTES NATURAIS Veículos: Gasolina, Diesel, Álcool, Aviões, Moto, Barcos, Trens Material particulado, Monóxido Carbono, Óxidos de Nitrogênio, Hidrocarbonetos. Aldeídos, Ácidos Orgânicos. Material particulados - poeiras Gases: SO 2 - H 2 S - CO - NO 2, Hidrocarbon REAÇÕES QUÍMICAS NA ATMOSFERA. EX: Hidrocarbonetos + óxidos de nitrogênio (luz solar) Poluentes secundários - Aldeídos, Ácidos orgânicos, Nitratos orgânicos, Aerosol fotoquímico, etc. Referência: CETESB - Relatório de qualidade do ar na região metropolitana de São Paulo(RMSP) e em Cubatão, 1988.

23 FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES NATURAIS A poluição natural é originada por fenômenos físicos, biológicos e geoquímicos. Entre as fontes naturais podemos apontar o solo, a vegetação (polinização), os oceanos, vulcões e fontes naturais de líquidos, gases e vapores, descargas elétricas atmosféricas, etc

24 FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES NATURAIS Lago da Paz república dos Camarões (21/08/1986)

25 HAVAI - KILAUEA Ativo desde 1983 Setembro 2004 emissão de 2500 toneladas de enxofre por dia

26 Os seres humanos... Transmissão da Tuberculose, gripe, etc...

27 DIÓXIDO DE CARBONO (CO 2 ) FONTES respiração, decomposição de plantas e animais e queimadas naturais de florestas; queima de combustíveis fósseis, desflorestamento, queima de biomassa e fabricação de cimento CONCENTRAÇÃO antes ppmv (partes por milhão por volume ) em ppmv em ppmv

28 DIÓXIDO DE CARBONO (CO 2 ) Contribui para o equilibrio térmico do planeta Matéria prima para fotossíntese EFEITOS Principal gás do efeito estufa

29 METANO (CH 4 ) FONTES Matéria orgânica em decomposição Cultivo de arroz, queima de biomassa, queima de combustíveis fósseis CONCENTRAÇÃO Atual 1,72 ppmv Antes Revolução Industrial 0,8 ppmv

30 METANO (CH 4 ) EFEITOS Pulmões Sistema cardiovascular e sistema nervoso

31 ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO 2 ) FONTES Oceanos, florestas tropicais Produção de nylon, ácido nítrico, atividades agrícolas, queima de biomassa e queima de combustíveis fósseis CONCENTRAÇÃO Em ppbv (partes por bilhão por volume) Antes Revolução Industrial 275 ppbv

32 ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO 2 ) EFEITOS Inflamações do sistema respiratório (traqueítes, bronquites crônicas, enfisema pulmonar, broncopneumonias) Reduz fotossíntese Chuvas ácidas

33 MONÓXIDO DE CARBONO (CO) FONTES Tráfego (veículos) Indústrias Vegetação CONCENTRAÇÃO A partir dos anos 80, a emissão de CO pelos automóveis passou de 33 gramas por quilômetro rodado (gco/km) para 0,43 gco/km o que resultou numa queda progressiva na poluição, mesmo com o aumento da frota de veículos. Contudo em 2000 apresentou um pequeno crescimento.

34 HALOCARBONOS (CFCs, HCFCs, HFCs) FONTES: produção de espumas, industria de ar condicionado, aerossois EFEITOS Destruição da camada de ozônio Efeito estufa Radiação ultravioleta (queimaduras de pele, câncer de pele)

35 PADRÕES DE QUALIDADE DO AR São concentrações máximas de poluentes suportáveis por um dado intervalo de tempo. Depende da toxidez específica de cada poluente, de sua concentração e do tempo de exposição.

36 MONÓXIDO DE CARBONO (CO) EFEITOS Concentração atmosférica de CO (ppm) Tempo médio para acumulação (minutos) Sintomas Dor de cabeça leve Dor de cabeça moderada e tontura Dor de cabeça severa e tontura Náuseas, vômitos, colapso Coma Morte

37 DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO 2 ) FONTES Combustão (petróleo e carvão mineral) Veículos à diesel EFEITOS Sistema respiratório Problemas cardiovasculares Chuva ácida

38 CHUVA ACIDA Precipitação (chuva) de solução ácida, contendo principalmente ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e ácido nítrico (HNO 3 ) com ph em torno de 2 H2O + SO2 H20 + NO

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40 CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS Nas florestas Destruição das células respiratórias das folhas das árvores, ocasionando a morte de árvores, incluindo sementes. Aumento da acidez das águas dos lagos Destruição da vegetação aquática Morte de peixes e animais que se utilizam dessa água.

41 CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS No solo Remoção de nutrientes Construções civis Corrosão dos materiais Concreto, ferro, etc).

42 CHUVA ACIDA Afetam mais diretamente as regiões industrializadas grande emissão de dióxido de enxofre na queima de petróleo e carvão (termelétrica) Problema global ventos transportam partículas poluentes.

43 Monumento corroído por chuva ácida

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48 SMOG

49 SMOG = Smoke + Fog Fenômeno que acontece nos grandes centros urbanos Combinação de fumaça (SMOke) e nevoeiro (fog) em áreas urbanas densamente industrializadas.

50 SMOG Grande massa de ar estagnada contaminada por gases, vapores e fumaça. Principalmente as emissões provenientes dos automóveis Áreas rurais queimadas de florestas.

51 SMOG Condições geográficas e meteorológicas são muito importantes para o agravamento ou atenuação do efeito da poluição do ar e em particular, do Smog.

52 CONSEQUÊNCIAS DO SMOG Inversão térmica Manutenção da baixa temperatura na superfície durante o dia com aumento da temperatura das camadas superiores da atmosfera. Doenças respiratórias Bronquites Problemas cardíacos. Concentração de fumaça na superfície.

53 SMOG FOTOQUÍMICO FONTES reação dos hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio na presença de luz solar CONCENTRAÇÃO 0,3 ppmv

54 SMOG FOTOQUÍMICO REDUÇÃO Controle dos veículos automotores (combustão) EFEITOS Irritação dos olhos e vias respiratórias Envelhecimento precoce e corrosão dos tecidos

55 SMOG FOTOQUÍMICO Los Angeles, São Paulo e outras grandes metrópoles sofrem ameaças de contaminação pelo smog. Em Londres, ocorreu o mais grave episódio devido à conjugação de vários fenômenos meteorológicos. O famoso The great smog de 1952.

56 ACIDENTE DE DONORA Uma inversão térmica sobre Donora, no estado da Pensilvânia nos E.U.A., no ano de 1948, causou doenças respiratórias em pessoas e levou à morte 21 pessoas.

57 ACIDENTE DE DONORA Era uma tarde de outono no oeste da Pensilvânia, num sábado e o céu estava nublado e parado. Donora era uma pequena cidade de habitantes às margens do Rio Monongahela. Até o fim da noite daquele dia, 11 pessoas morreram e mais 10 morreriam nas horas seguintes.

58 ACIDENTE DE DONORA Na segunda-feira, quase metade da população estava em hospitais ou de cama em casa com fortes dores de cabeça, vômitos e cólicas.

59 The Great SMOG or Big Smoke A primeira inversão térmica associada a grandes proporções de concentração de poluentes no ar ocorreu em dezembro de 1952 (do dia 05 ao dia 09) em Londres, sendo conhecida em inglês como The Great SMOG. Naquela época os poluentes da combustão de carvão com alto teor de enxofre associado à uma inversão térmica prolongada provocou a morte de pessoas nas semanas seguintes ao fenômeno.

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64 EFEITO ESTUFA E BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO

65 Mocinho ou vilão?

66 ENTENDENDO O EFEITO ESTUFA

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68 O efeito de estufa é natural e indispensável à Vida na Terra!!!

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70 POTENCIALIZADORES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA Inversão térmica. Direção dos ventos. Condições meteorológicas. Vegetação.

71 A TERRA: UMA GRANDE ESTUFA Efeito Estufa natural ( mocinho ): grande parte se deve a presença de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e partículas de água 12%) Em consequência da poluição ( vilão ): Se deve principalmente pelo dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ), óxido nitroso (N 2 O), clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o hexafluoreto de enxofre (SF 6 )

72 O SUPERAQUECIMENTO GLOBAL E SUAS CONSEQUÊNCIAS O aumento no teor atmosférico dos gases-estufa leva a um maior bloqueio da radiação infravermelha, causando uma exacerbação do efeito estufa: aquecimento da atmosfera e aumento da temperatura da superfície terrestre Elevação do nível dos mares Alterações climáticas em todo o planeta Aumento da biomassa terrestre e oceânica Modificações profundas na vegetação característica de certas regiões e típicas de determinadas altitudes Aumento na incidência de doenças e proliferação de insetos nocivos ou vetores de doenças

73 ESTAMOS PERDENDO PROTEÇÃO

74 COMO A CAMADA DE OZÔNIO PROTEGE A TERRA? Quimicamente temos: O 2 UV O O O 2 O O 3 O 3 UV O 2 O COMO SE FORMA O BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO? Os CFCs sobem lentamente para camadas superiores à camada de ozônio. Os raios ultravioletas decompõe os CFCs, liberando átomos de Cloro (Cl). O cloro como é mais denso, desce, voltando para a camada de ozônio, destruindo-o. Quimicamente temos Cl O3 ClO O2 ClO Cl O

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76 OS EFEITOS DA DIMINUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO ATINGEM O HEMISFÉRIO SUL aumento nos casos de câncer de pele e catarata em regiões do hemisfério sul, como a Austrália, Nova Zelândia, África do Sul e Patagônia. Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos cidadãos acima de 65 anos apresentam alguma forma de câncer de pele; a lei local obriga as crianças a usarem grandes chapéus e cachecóis quando vão à escola, para se protegerem das radiações ultravioletas. A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que apenas na Austrália, estejam surgindo anualmente 10 mil casos de carcinoma de pele por causa da redução da camada de ozônio. O Ministério da Saúde do Chile informou que desde o aparecimento do buraco na camada de ozônio sobre o pólo Sul, os casos de câncer de pele no Chile cresceram 133%; atualmente o governo faz campanhas para a população utilizar cremes protetores para a pele e não ficar exposta ao sol durante as horas mais críticas do dia.

77 ACÕES PREVENTIVAS REDUZEM A CONCENTRAÇÃO DE POLUENTES

78 CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES POR VEÍCULOS AUTOMOTORES Uso de combustíveis menos poluidores, o gás natural por exemplo Instalação de catalisadores Operação e manutenção adequadas do veículo, visando o bom funcionamento do mesmo Rodízio de carros

79 CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES PELAS INDÚSTRIAS Altura adequada das chaminés de indústrias, em função das condições de dispersão dos poluentes Uso de matérias primas e combustíveis que resultem em resíduos gasosos menos poluidores Melhoria da combustão: quanto mais completa a combustão, menor a emissão de poluentes Instalação de filtros nas chaminés Tratamento de resíduos químicos

80 O QUE PODEMOS FAZER PARA CONTRIBUIR COM A DIMINUIÇÃO DE POLUENTES? Evitar queimar compostos orgânicos ou lixo de um modo geral Plantar mais árvores Reduzir o lixo Fazer vistorias constantes em seus veículos e se empresário, em suas indústrias. Prefira organizar um sistema de caronas, diminuindo o volume de carros nas ruas

81 Matriz de Transporte - Brasil

82 Modais de transporte - Mundo

83 Custo Brasil x USA

84 ACOMPANHE A EVOLUÇÃO DO BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO ( )

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86 SITUAÇÃO ATUAL DA CAMADA DE OZÔNIO Em setembro de 2000, com 29,78 milhões de Km 2 Em setembro de 2003, com 28,2 milhões de Km 2

87 O PROTOCOLO DE KYOTO (1997) Acordo internacional, assinado por 84 países, em 1997, em Kyoto no Japão, que estabelece, entre 2008 e 2012, a redução de 5,2% dos gasesestufa, em relação aos níveis em METAS DE REDUÇÃO Países da União Européia 8% Estados Unidos 7% Japão 6% Para a China e os países em desenvolvimento, como Brasil, Índia e México, ainda não foram estabelecidos níveis de redução Balão com os dizeres Bush & Co. = desastre ambiental na Patagônia (Argentina) em protesto contra os E.U.A

88 FIM Voltar X