Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Disciplina: Introdução à Engenharia Ambiental Graduação em Engenharia Ambiental 6 - Poluição do Ar Professor Sandro Donnini Mancini Setembro, 2015. POLUIÇÃO DO AR Modificação da composição do ar que nos cerca. Geralmente é invisível, intangível, inevitável. Início: descoberta do fogo / problemas ligados ao mau cheiro. Problema de saúde pública a partir da Revolução Industrial. Só a troposfera (até 12km de altura) têm contato com os seres vivos principalmente O 2, N 2, sólidos e H 2 O EMISSÃO lançamento na atmosfera TRANSMISSÃO - espalhamento IMISSÃO ingestão, inalação ou penetração na pele 1
Composição da Atmosfera Ar seco (0% de água): N 2 ~ 78%, O 2 ~ 21%, Ar ~ 0,93%. Ar saturado (p. ex. 4% de água): N 2 ~ 75%, O 2 ~ 20%, Ar ~ 0,90% O restante são os chamados gases traço CO 2 CH 4 N 2 O CO NH 3 SO 2 NO 2 305-470ppm 2 ppm 0,5ppm 0,12-0,9ppm 0,006-0,01ppm 0,0002ppm 0,0005-0,02ppm Poluentes quanto à forma: Poeira sólidos finamente divididos (diâmetros de 10-8 a 10-7 m) Metálica Não-Metálica Sedimentam rapidamente sem, muitas vezes, condições para diluir na atmosfera Fumaça o que normalmente é chamada uma mistura de sólidos, líquidos, gases e vapores Gases e Vapores 2
POEIRA METÁLICA Problema maior chumbo finamente dividido Na corrente sangüínea, combina-se com os glóbulos vermelhos. Pb elementar afinidade maior com os ossos (90%), musculatura, nervos e rins (10%). Organo-Pb cérebro e sistema nervoso (epilepsia, paralisia e Parkinson), anemia, danos aos fagócitos... Problema maior quando, antigamente, antidetonantes de automóveis eram a base de chumbo-tetraetila. Atualmente, banimento de soldas Pb-Sn. POEIRA NÃO METÁLICA Fontes: Artificial - Veículos, Indústrias (carvão, cimento, etc.), agricultura (queimadas, derrubada de árvores); Natural Nuvens de areia, Poeira cósmica. Influência no Homem - ajudam a levar tóxicos para o pulmão sedimenta nas vias respiratórias (silicose) doenças ocupacionais (serragem, asbestos) 3
Influência no Clima incidência do sol Favorece nevoeiros e chuvas Influência nas Plantas Dificulta trocas gasosas Perda de Água Aquecimento Fellenberg, G. Introdução aos Problemas da Poluição Ambiental. São Paulo, Editora da USP, 1980, 195p. FUMAÇA Colóide: gás (dispersante) e sólido (disperso). Exemplos: Motores movido a combustíveis (automóveis) combustão de hidrocarbonetos (HC), completa ou incompleta. 4
COMBUSTÃO completa: HC + O 2 CO 2 + H 2 O + energia incompleta: HC + O 2 CO, HCmenores, O 3, C... + energia Ar tem cerca de 80% de N 2, que acaba oxidando em altas P e T, formando os óxidos de nitrogênio (NOx). λ NO 2 NO + O O 2 + O O 3 (ozônio troposférico) NO, NO 2 e O 3 - irrita olhos e mucosas, edemas pulmonares NO 2 também combina-se com a hemoglobina Legislações (principalmente a partir do PROCONVE, 1986) forçaram a incorporação de tecnologias como injeção eletrônica, filtros para o material particulado, diminuição do teor de enxofre em diesel, conversores catalíticos e mistura de álcool na gasolina (desde março de 2015 = 27%). Etanol é menos poluente e eliminou a necessidade de antidetonantes à base de chumbo. Injeção Eletrônica, no lugar do carburador, injeta de forma mais precisa combustível/comburente, o mais próximo possível da estequiometria da reação. 5
As quantidades de poluentes geradas são dependentes: * Do tipo de motor (ignição por centelha ou compressão); * Do combustível (GNV, Etanol, Gasolina, Diesel, Biodiesel); * Relação ar/combustível; * Da forma como o carro é usado. Automóveis na região metropolitana de SP / Fonte: CETESB Pesquisa realizada no início de 2000 Ano de Fabricação % da Frota % da Emissão de CO Até 1988 47,0 83,5 1989 a 1992 11,0 7,8 1993 a 1996 23,7 7,5 1997 a 1999 18,3 1,2 Ano de Fabricação Combustível Emissão de CO (g/km) 1980 a 1983 Gasolina 33 Álcool 18 1992 Gasolina 6,2 Álcool 3,6 1999 Gasolina 0,79 Álcool 0,67 6
Um carro hoje, polui menos que um carro produzido há 20 anos atrás O problema é o crescimento no número de carros. (http://www.denatran.gov.br; estatística frota) Sorocaba - Dez/2014-425.776 veículos 280.936 carros Sorocaba Dez/2013 406.944 veículos 264.406 carros Sorocaba Dez/2012 381.117 veículos 250.932 carros SP - Dez/2014-7.323.775 veículos 5.160.727 carros SP Dez/2013 7.010.508 veículos 4.971.813 carros SP Dez/2012 6.795.228 veículos 4.839.921 carros Diesel metropolitano 500 ppm de enxofre interior 1800 ppm de enxofre (fim em 2014) Meta brasileira para 2009! : 50 ppm, atingida em 2012 Europa: 10ppm (2013 no Brasil) PROCONVE 7 SOx - podem envenenar catalisadores do conversor catalítico típicos de motores ciclo Otto. Muito do material particulado está associado a sulfatos. Diesel com menos enxofre permite sistema anti-poluição 7
INDÚSTRIAS A poluição industrial depende da matéria-prima, do combustível, do produto e dos subprodutos. Principais produtores de material particulado (fumaças) Solução: Filtros, Precipitadores eletrostáticos, Ciclones Podem produzir gases perigosos e/ou mau-cheirosos Solução: Borbulhadores, Adsorvedores, Lavagem Sistemas anti-poluição: eficiência custos Adoção = fiscalização http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/ar/php/ar_dados_horarios.php 8
AVALIAÇÃO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NO ESTADO DE SÃO PAULO SOB A VISÃO DA SAÚDE http://www.saudeesustentabilidade.org.br/site/wpcontent/uploads/2013/09/documentofinaldapesquisapadrao_2409-final-sitev1.pdf OMS: MP2,5 < 10 μg/m 3 de ar MP2,5 = material particulado menor que 2,5μm partículas inaláveis: chegam aos alvéolos MP = 10% - fontes industriais 40% - veículos automotores, em especial os pesados; 50% - outras fontes (poeira e/ou combinações de poluentes) 2011 = média anual: Sorocaba = 20,2 μg/m 3 de ar São Paulo = 22,2 μg/m 3 de ar 17.446 paulistas morreram devido a poluição atmosférica CASOS TÍPICOS DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA INVERSÃO TÉRMICA Fenômeno baseado na convecção do ar, crítico em cidades frias, poluídas e/ou com mudanças climáticas. Branco, S.M. e Rocha, A.R. Elementos de Ciências do Ambiente. São Paulo, 2aEd, Cetesb, 1987, 206p. 9
São Paulo-SP http://blog.clickgratis.com.br/apoio2013/560559/foto+da+invers%e3o+t%e9rmica+na+cidad e+de+s%e3o+paulo.html http://globotv.globo.com/tv-tem-interior-sp/tem-noticias-1a-edicaosorocabajundiai/v/inversao-termica-muda-visual-de-sorocaba-sp/2731880/ 10
CASOS TÍPICOS DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA AQUECIMENTO GLOBAL CASOS TÍPICOS DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA AQUECIMENTO GLOBAL Efeito Estufa Aquecimento Global Natural, benéfico Antrópico, prejudicial Alguns gases que absorvem parte da radiação emitida pela Terra. Essa absorção resulta em liberação de calor para o ambiente. Sem este efeito estufa, a T média na Terra ~ -18 o C Principais gases de efeito estufa (GEE): vapor d`água, CO 2, CH 4, O 3, N 2 O etc. Se a concentração dos GEE aumentar, a absorção também aumenta, assim como a T média do planeta: Aquecimento Global. 11
CASOS TÍPICOS DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA DIMINUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO CFCs (Cloro-fluor-carbonos) gases inodoros, inertes, não tóxicos e não inflamáveis. Eram utilizados como propelentes (inseticidas, desodorantes), em sistemas de refrigeração, na fabricação do isopor, etc. Em grandes altitudes, moléculas são quebradas pelos raios UV, liberando o cloro que destrói o O 3. Em 1984 foi observado um Buraco na camada de Ozônio sobre a Antártida. Protocolo de Montreal, 1987 - Fim dos CFCs até 2010 Indústria rapidamente substituiu CFC por HFC Em 1995, a emissão de CFCs já tinha diminuído 76%) CASOS TÍPICOS DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA CHUVAS ÁCIDAS A queima de combustíveis fósseis também se relaciona à ocorrência de chuvas ácidas, principalmente ácidos de nitrogênio, flúor e de enxofre. Ácidos de Enxofre - Reservas de petróleo e carvão estão associadas a presença de enxofre (até 6,5% do carvão é S, até 5,1% do petróleo é enxofre). Nas nuvens, forma-se ácidos como o sulfúrico (H 2 SO 4 ). Conseqüências das chuvas ácidas diminuição do ph de rios, lagos, etc; danos à vegetações; corrosão de estruturas metálicas. 12