POLUIÇÃO DO AR 1
UNIDADE I 1.1. Introdução. 1.2. 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 2
O AR ATMOSFÉRICO A atmosfera é um composto gasoso com mais de 1000 km de espessura que envolve o globo terrestre. A ação a que a força a da gravidade exerce sobre suas moléculas assegura a presença a deste invólocro vital para homem 3
ESTRATOS ATMOSFÉRICOS EXOSFERA IONOSFERA ESTRATOSFERA TROPOSFERA Altitude 600 a 1000km Altitude 80 a 600km Altitude 12 a 80km Altitude média 11km TERRA 4
COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA Gases % em Volume Nitrogênio Oxigênio Vapor de água Argônio Dióxido de Carbono Neon Hélio Metano 78.1% 21% varia de 0-4% 0.93% por volta de 0.3% abaixo dos 0.002% 0.0005% 0.0002% 5
INTRODUÇÃO POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA AR POLUIÇÃO ÁGUA estão quase sempre interrelacionadas. SOLO 6
PRINCIPAIS POLUENTES DO AR 7
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 8
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. 9
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 10
Classificação dos poluentes... De acordo com o estado: a) Gases e vapores: CO, CO 2, SO 2, NO 2 b) Partículas sólidas s e líquidas: l poeiras, fumos, névoas (AEROSÓIS ou AERODISPERSÓIDES). IDES). De acordo com a composição química: a) Poluentes orgânicos: HC s, aldeídos dos e cetonas b) Poluentes inorgânicos: H 2 S, HF, NH 3 11
Emissões primárias A. Partículas finas (menos que 100 µm 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 µg/m³ em média 12
Emissões primárias... B Partículas grosseiras (maior que 100 µ 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. 13
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 3 - C H O C O H ÉTER ALDEÍDO CH3 SH R SH Compostos Sulfurados (MERCAPTANAS) 14
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. s b) Fontes móveis: m veículos automotores, barcos, trens, etc. 15
FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES MÚLTIPLASM 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 16
FONTES DA POLUIÇÃO FONTES ESPECÍFICAS são FIXAS em determinado território, rio, ocupam na comunidade área relativamente limitada e permitem uma avaliação na base de fonte por fonte ATMOSFÉRICA Ex: Indústrias 17
Poluição atmosférica urbana 18
POLUIÇÃO DO AR NAS ATMOSFERAS URBANAS 19
20
Principais fontes de poluição do ar e principais poluentes FONTES COMBUSTÃO POLUENTES 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. 21
FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES NATURAIS A poluição natural é originada por fenômenos físicos, f biológicos e geoquímicos. Entre as fontes naturais podemos apontar o solo, a vegetação (polinização), os oceanos, vulcões e fontes naturais de líquidos, l gases e vapores, descargas elétricas atmosféricas, etc 22
FONTES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA FONTES NATURAIS Lago da Paz república dos Camarões (21/08/1986) 23
HAVAI - KILAUEA Ativo desde 1983 Setembro 2004 emissão de 2500 toneladas de enxofre por dia 24
Os seres humanos... Transmissão da Tuberculose, gripe, etc... 25
DIÓXIDO DE CARBONO (CO 2 ) FONTES respiração, decomposição de plantas e animais e queimadas naturais de florestas; queima de combustíveis fósseis, f desflorestamento, queima de biomassa e fabricação de cimento CONCENTRAÇÃO antes 1750-280 ppmv (partes por milhão por volume ) em 1958 315 ppmv em 1992 355 ppmv 26
DIÓXIDO DE CARBONO (CO 2 ) Contribui para o equilibrio térmico do planeta Matéria prima para fotossíntese EFEITOS Principal gás g s do efeito estufa 27
METANO (CH 4 ) FONTES Matéria orgânica em decomposição Cultivo de arroz, queima de biomassa, queima de combustíveis fósseisf CONCENTRAÇÃO Atual 1,72 ppmv Antes Revolução Industrial 0,8 ppmv 28
METANO (CH 4 ) EFEITOS Pulmões Sistema cardiovascular e sistema nervoso 29
ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO 2 ) FONTES Oceanos, florestas tropicais Produção de nylon, ácido nítrico, n atividades agrícolas, queima de biomassa e queima de combustíveis fósseisf CONCENTRAÇÃO Em 1993 310 ppbv (partes por bilhão por volume) Antes Revolução Industrial 275 ppbv 30
ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO 2 ) EFEITOS Inflamações do sistema respiratório rio (traque( traqueítes, bronquites crônicas, enfisema pulmonar, broncopneumonias) Reduz fotossíntese Chuvas ácidas 31
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( 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. 32
HALOCARBONOS (CFCs( 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) 33
PADRÕES DE QUALIDADE DO AR São concentrações máximas m de poluentes suportáveis por um dado intervalo de tempo. Depende da toxidez específica de cada poluente, de sua concentração e do tempo de exposição. 34
MONÓXIDO DE CARBONO (CO) EFEITOS Concentração atmosférica de CO (ppm) Tempo médio m para acumulação (minutos) Sintomas 50 150 Dor de cabeça a leve 100 120 Dor de cabeça a moderada e tontura 250 120 Dor de cabeça a severa e tontura 500 90 Náuseas, vômitos, colapso 1.000 60 Coma 10.000 5 Morte 35
DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO 2 ) FONTES Combustão (petróleo e carvão mineral) Veículos à diesel EFEITOS Sistema respiratório rio Problemas cardiovasculares Chuva ácida 36
SMOG FOTOQUÍMICO FONTES reação dos hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio na presença a de luz solar CONCENTRAÇÃO 0,3 ppmv 37
SMOG FOTOQUÍMICO REDUÇÃO Controle dos veículos automotores (combustão) EFEITOS Irritação dos olhos e vias respiratórias rias Envelhecimento precoce e corrosão dos tecidos 38
EFEITO ESTUFA E BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO 39
Mocinho ou vilão? 40
ENTENDENDO O EFEITO ESTUFA 41
POTENCIALIZADORES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA Inversão térmica. t Direção dos ventos. Condições meteorológicas. Vegetação. 42
A TERRA: UMA GRANDE ESTUFA Efeito Estufa natural ( mocinho( mocinho ): grande parte se deve a presença de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e partículas de água 12%) Em conseqüência da poluição ( vilão( 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 ) 43
O SUPERAQUECIMENTO GLOBAL E SUAS CONSEQÜÊNCIAS 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 44
ESTAMOS PERDENDO PROTEÇÃO 45
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 46
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. 47
ACÕES PREVENTIVAS REDUZEM A CONCENTRAÇÃO DE POLUENTES 48
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 49
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 50
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 51
ACOMPANHE A EVOLUÇÃO DO BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO (1980-1991) 52
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 53
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 1990. 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 54