Formação da atmosfera. Química AQUA x ATM. Composição da atmosfera. Ciclos C, N e S. Transporte de substâncias. Efeitos da poluição

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2 Formação da atmosfera Química AQUA x ATM Composição da atmosfera Ciclos C, N e S Efeitos da poluição Transporte de substâncias

3 Chuva ácida Efeito estufa Camada de ozônio CONAMA 3

4 A presença de agentes poluentes varia em função da localização e atividades que são realizadas na área. Os combustíveis fósseis são a principal fonte de poluentes na atmosfera urbana, como: SO 2 ; NO e NO 2 (chamados NO x ); CO; Material particulado em suspensão. Efeitos adversos à saúde humana pela inalação direta e por rotas indiretas de exposição, como contaminação de águas. 4

5 A água da chuva é naturalmente ácida (ph 5,5) : Refere-se à acidez acentuada (de ácidos fortes: HNO 3 e H 2 SO 4 ) produzida na água da chuva pela poluição atmosférica; Há ocorrência de deposição de espécies ácidas na forma de neve e sem a presença de fase líquida (deposição seca), assim o conceito de chuva ácida foi expandido para deposição ácida. 5

6 Robert Angus Smith Dr. Gene Likens White Mountains, Vermont (local florestal isolado) 6

7 A NO NO 2 A B HNO 2 HNO 3 Reações balanceadas no apêndice 7

8 B SO 2 SO 3 A B H 2 SO 4 Reações balanceadas no apêndice 8

9 Acidificação de solos, lagos, rios Degradação de monumentos e construções civis Afeta o desenvolvimento de plantas danifica as folhas libera Al e Cd do solo 9

10 C o n s t r u ç õ e s Flora Fauna Rios e lagos ph entre 6,0 e 8,0 5,0 10

11 Legenda: Áreas potencialmente atingidas por chuvas ácidas Áreas atingidas por chuvas ácidas 11

12 Legenda: Áreas potencialmente atingidas por chuvas ácidas Áreas atingidas por chuvas ácidas 12

13 : liberação de gases de indústrias e combustão de combustíveis fósseis; Principais locais: Estados Unidos, China, Japão, Europa e Brasil; : liberação de gases de ordem natural que reagem com a atmosfera, como o que acontece na erupção de vulcões; Exemplo: Monte Pinatubo, Filipinas. VALE DA MORTE anos 80 Vila Parisi, Cubatão SP 13

14 A erupção vulcânica mais destrutiva do século 20, ocorrendo em junho de 1991; Responsável pela liberação de toneladas de SO 2 na atmosfera; Contribuiu para a diminuição do ozônio e também decaimento da temperatura mundial. Mais informações 14

15 Sem atmosfera A atmosfera possui em sua composição gases que absorvem radiação no Infravermelho. Parte dessa radiação volta para o espaço, e a outra parte volta para a Terra na forma de calor nos mantendo aquecidos. 15

16 Terra 16

17 As radiações provenientes do Sol, principalmente ultravioleta e visível, quando chegam à Terra são absorvidas. Terra 17

18 Terra Quando isso acontece, ocorre a excitação eletrônica destas moléculas e, consequentemente, elas podem começar a vibrar. 18

19 O aumento da energia cinética, por conseguinte, aumenta os movimentos de vibração, rotação e translação das moléculas. Terra 19

20 E, quando as moléculas intensificam estes movimentos, emitem a radiação no IV Terra 20

21 Na atmosfera inferior, os gases estufa fazem com que a atmosfera seja opaca aos raios IV e a radiação tem dificuldade em voltar ao espaço. Terra 21

22 CO 2 60% Referência métrica padrão determinar o potencial de aquecimento global dos demais gases 5% 8% 12% 15% Outros SF x > CO 2 HFCs x > CO 2 CH 4 25x > CO 2 Potencial de aquecimento 300x > CO 2 Um dos precursores da destruição da Camada de ozônio. NO 2 O 3 Tóxico para os seres vivos 22

23 Emissões de gases do efeito estufa 23

24 Combustão de carvão, gás natural e outras fontes de combustíveis fósseis Combustão de combustíveis para agricultura, pesca e desmatamento por queimadas Emissão mais visível. Combustão de combustíveis fósseis em meios de transporte Produção e vazamentos de combustíveis fósseis. Vazamento de metano Desperdício de comida Produção de metais e materiais químicos, como também o desperdício destes produtos Refrigeração, ar-condicionado e até extintores de incêndio 24

25 Quantidade de gases estufa Combustíveis fósseis, CFCs, HFCs retenção de calor Há assim, uma cadeia de eventos como consequência dessa mudança climática: Derretimento das calotas polares; Alagamento das regiões costeiras; Longos períodos de seca e de enchentes distúrbios no equilíbrio climático. 25

26 Até o momento, não há ainda medidas que determinem sem erros que o aquecimento global exista! O que existe são fatos (como o aumento dos gases estufa por ação antropogênica) que podem ser usados para a conclusão da sua existência. A Universidade da Califórnia mostra que devemos combater a mudança climática e como devemos passar adiante essa necessidade: O conceito de aquecimento global foi criado para e pelos chineses para diminuir o poder de produção dos EUA. 26

27 Região chamada de protetor solar da Terra filtra os raios UVC e UVB (mais nocivos); Diminuição substancial de O 3 que temos ameaça à nossa forma de vida; Aparecimento do buraco na camada de ozônio nos anos 80 sobre a Antártica representou uma grande crise ambiental; 27

28 Protetores solares absorvem ou espalham a radiação solar (UVA e UVB); A figura superior esquerda é como a mulher é vista normalmente e a inferior, como é vista com a câmera UV; Ao passar o protetor solar, os raios UV são bloqueados. 28

29 Formação UVC λ<240 nm O 2 M M O 3 O O 2 O 2 + hλ 2O O + O 2 + M O 3 + M + calor O 3 Exotérmica M é uma molécula neutra como N 2 ou O 2 e é precisa para que se dê continuação às reações Decomposição O 3 hλ + O 2 O 2 O 2 Endotérmica 29

30 A decomposição do ozônio pode ser catalisada fotoquimicamente por poluentes, e por conseguinte a degradação da camada de ozônio: EX. DE REAÇÕES POSSÍVEIS: X + O 3 XO + O 2 XO + O X + O 2 O + O 3 2O 2 N 2 O + O* 2 NO NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + O NO + O 2 X é o catalisador: participa mas não é consumido Ex: HO NO Cl ou Br Equilíbrio dos níveis de O 3 é afetado não só pela presença de poluentes diversos mas, também, pelo desequilíbrio no Ciclo do nitrogênio 30

31 Fonte: NASA 31

32 Compostos formados somente por cloro, flúor e carbono; Baixo P.E. e viscosidade; Biologicamente e quimicamente inertes; Não tóxicos; Não inflamáveis; Maravilha química (mas não ambiental) descoberta em 1926 por Thomas Midgley. C F Cl 32

33 Formando ClO + O 2 O 2 é liberado na ATM Radiação UV remove o átomo de cloro da molécula de CFC UVB Produz O 2 e libera radical de cloro Radical de cloro quebra a ligação da molécula de O 3...quebra a ligação ClO Átomo de O na ATM... 33

34 SMOG = SMOKE + FOG FUMAÇA + NEBLINA O 3 como poluente Poluentes na atmosfera (como SO 2 e NO x ) que são gerados a partir da queima de combustíveis fósseis, na presença de oxigênio e luz solar geram ozônio; O ozônio que é gerado, se estabelece em um lugar errado : na troposfera; Como ocorre na estratosfera, ele bloqueia a entrada de luz solar e saída de calor: INVERSÃO TÉRMICA; VOCs + NO + O 2 + luz solar mistura de O 3, HNO 3 e material orgânico 34

35 Poeira, carvão não comburido, fuligem HC s não comburidos e/ou CO SO 2 Sol + T + NO x sem vento Smog clássico Smog fotoquímico VOCs + NO + O 2 + luz solar mistura de O 3, HNO 3 e material orgânico 35

36 36

37 Londres, Clássica São Paulo - fotoquímica Rio de Janeiro fotoquímica 37

38 Convenção de Viena (Áustria/1985) Protocolo de Montreal (Canadá/1987) Emenda de Londres (Inglaterra/1990) A proteção da saúde humana e do meio ambiente contra os efeitos nocivos das alterações da camada de ozônio Documento complementar estabelecendo etapas para a redução (e proibição) do uso de substâncias degradadoras da camada de ozônio Abandono total da produção e consumo de CFCs até 2000 (até então o acordo era de reduzir em 50%) Emenda de Copenhague (Dinamarca/1992) Banimento total da produção e utilização dos HCFC s até 2030, que estavam sendo utilizados como substitutos dos CFC s Inicialmente com 46 países, a assinatura do Protocolo de Montreal conta atualmente com 197 países. Brasil aderiu em Tem sido alterado por meio de emendas. 38

39 Padrões estabelecidos (precedentes): - Preservar a saúde da população - Evitar/minimizar danos à fauna e à flora Define que poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia que afete o ar alterando seus padrões de qualidade. Objetiva manter ou atingir os padrões de qualidade exigindo estratégias de controle das emissões. Indica que a monitoração de partículas e espécies químicas é importante e frequentemente necessária. Métodos de análise propostos pelo INMETRO e na ausência deles, são recomendados pelo IBAMA 39

40 1) Resolução CONAMA nº 05, de , que instituiu o Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar: "PRONAR....pela limitação dos níveis de emissão de poluentes por fontes de poluição atmosférica, com vistas à melhora da qualidade do ar, ao atendimento dos padrões estabelecidos e o não comprometimento da qualidade do ar nas áreas consideradas não degradadas. 1) Resolução CONAMA nº 03, de Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar. Definiu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetros Partículas totais em suspensão SO 2 CO O 3 NO 2 Fumaça Partículas inaláveis 40

41 Resolução CONAMA nº 018/86, de 06/05/1986 que dispõe sobre a criação do programa de controle da poluição causada por veículos automotores PROCONVE. Automóveis, caminhões, ônibus e máquinas rodoviárias e agrícolas; Estabelece os limites máximos de emissão para motores e veículos novos; Exigências tecnológicas (prazos); Contribuiu para o atendimento aos Padrões de Qualidade do Ar instituídos pelo PRONAR. 41

42 Resolução CONAMA nº 297/02, de 26/02/2002 que institui o programa de controle da poluição do ar por motocicletas e veículos similares PROMOT. Entre 2000 e 2009 houve uma redução de 70 a 80% nas emissões de gases poluentes....enquanto um carro roda em média 30 km/dia, as motos de entrega percorrem até 180 km/dia, poluindo tanto quanto os automóveis... 42

43 O que são poluentes; A origem da chuva ácida: quais os causadores e como se formam as chuvas ácidas; O que é o efeito estufa: a descrição do efeito; Aquecimento global: quais os efeitos que apontam para o mesmo; Camada de ozônio: para que serve e saber como é a formação e decomposição de O 3 ; A decomposição catalisada do ozônio; O ozônio como poluente: como é formada a smog (principalmente a fotoquímica); Ter noções sobre as legislações brasileiras: o que cada uma significa, e não decorá-las. 43

44 Reações dos compostos de nitrogênio 2 NO + O 2 2 NO 2 2 NO 2 + H 2 O HNO 2 + HNO 3 2 HNO 2 + O 2 2 HNO 3 Reações dos compostos de enxofre SO 2 + ½ O 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 Essas reações explicam como os ácidos são formados na atmosfera 44

45 1. O 2 + h 2O 2. O + O 2 + M O 3 + M + calor 3. O 3 + h O + O 2 4. O + O 3 2O 2 As reações envolvidas são geralmente fotoquímicas e são espontâneas (de formação e decomposição). 1. CCl 3 F (g) CCl 2 F (g) + Cl (g) 2. Cl (g) + O 3(g) ClO (g) + O 2(g) 3. ClO (g) + O (g) O 2(g) + Cl (g) CCl 3 F pode ser a molécula de CFC que está representada no slide 33. Nessas moléculas, a ligação C-Cl é a mais fraca e a mais suscetível a quebra radicalar (provocada pela radiação solar. 45

46 BAIRD, C., CANN, M., Environmental Chemistry, 5ª edição W. H. Freeman and Company Nova York, 2012; Baird, C. Química Ambiental, 2ª edição - Tradução Maria Angeles Lobo Recio e Liz Carlos M. Carrera, Bookman - Porto Alegre, 2002; Mozeto, A. Química Atmosférica: A química sobre nossas cabeças. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola. 2001; Os links utilizados para a composição desta aula estão em seus respectivos slides. 46