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Aula 17 – O Meio Atmosférico II:

Problemas ambientais

2º Semestre/ 2015

Ciências do Ambiente

Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil

Profª Heloise G. Knapik

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Poluição atmosférica

Quando há uma ou mais substâncias

químicas em concentrações

suficientes para causar danos em seres humanos, em animais,

em vegetais ou em materiais.

Poluição Atmosférica

Poluição atmosférica

Fatores que influenciam: • Clima • Topografia • Densidade populacional • Nível e tipo de atividades industriais locais

Formas de poluição atmosférica:

POLUIÇÃO NATURAL: poluição originada através de processos naturais

POLUIÇÃO ANTRÓPICA: poluição originada através de atividades industriais, transportes, etc.

Fontes naturais de poluição

• Emissões provenientes de vulcões • Ações biológicas em pântanos e solos (decomposição) • Compostos provenientes de incêndios florestais naturais • Libertação de compostos radioativos por rochas

Fontes antrópicas de poluição

Fontes fixas ou estacionárias: • Indústrias (celulose e papel, petroquímica, fundição de ferro e

aço, química, etc). • Qualquer estabelecimento onde ocorra a queima de

combustíveis fósseis

Fontes móveis ou difusas:

• Automóveis • Queimadas • Incêndios • Utilização de tintas, solventes ou outros produtos químicos

Fontes estacionárias e móveis: controle diferenciado da poluição

Poluição atmosférica

Poluentes primários: • Lançados diretamente no ar • Exemplos: dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio

(NOx), monóxido de carbono (CO) e alguns particulados (poeira)

Poluentes secundários:

• Formam-se na atmosfera por meio de reações que ocorrem em razão da presença de certas substâncias químicas e de determinadas condições físicas

• Exemplos: SO3 (formado pelo SO2 e O2 no ar) reage com a água para produzir o ácido sulfúrico (H2SO4) – chuva ácida

Principais poluentes atmosféricos

Monóxido de Carbono (CO): • Composto gerado nos processos de combustão

incompleta de combustíveis fósseis e outros materiais que contenham carbono em sua composição

Gás incolor e inodoro

Venenoso

Principais poluentes atmosféricos

Dióxido de Carbono (CO2): • Composto resultante da combustão completa de

combustíveis fósseis ou combustíveis com carbono • Composto gerado na respiração aeróbia do seres vivos

Gás incolor e inodoro

Principais poluentes atmosféricos

Óxidos de Enxofre (SO2 e SO3): • Produzidos pela queima de combustíveis que contenham

enxofre em sua composição • Gerados em processos biogênicos naturais (solo e água)

SO2: Gás incolor, provoca asfixia intensa, forte odor, altamente solúvel em água (H2SO4)

SO3: Solúvel em água (H2SO4)

Principais poluentes atmosféricos

Óxidos de Nitrogênio (NOx): • Originado nos processos de combustão (composição do

ar) • Gerado a partir de descargas atmosféricas na atmosfera

NO (óxido nítrico): gás incolor – oxida para NO2

NO2: gás de cor marrom/alaranjado (principal componente da formação da névoa fotoquímica – smog)

Principais poluentes atmosféricos

Ozônio (O3): • Produzido principalmente durante a formação de névoa

fotoquímica (smog) • Perigoso para vegetações

Altamente reativo

Principais poluentes atmosféricos

Hidrocarbonetos: • Resultantes da queima incompleta de combustíveis • Evaporação de combustíveis e outros materiais (solventes

orgânicos)

Principais poluentes atmosféricos

Oxidantes fotoquímicos: • Compostos gerados a partir de outros poluentes

(hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio), lançados à atmosfera por meio de reação química entre esses compostos, catalisados pela radiação solar.

• Exemplos: ozônio e o peróxi-acetil nitrato (PAN)

Principais poluentes atmosféricos

Material particulado: • Material sólido e líquido capaz de permanecer em

suspensão • Origem em processos de combustão ou em processos

naturais em razão da ação do vento • Exemplos: poeira, fuligem, partículas de óleo, pólen

Principais poluentes atmosféricos

Asbestos (amianto): • Material particulado gerado na etapa de mineração e

beneficiamento do amianto • Resulta em graves problemas de saúde

Principais poluentes atmosféricos

Metais: • Material particulado associado aos processos de

mineração, combustão de carvão e processos siderúrgicos

Principais poluentes atmosféricos

Gás fluorídrico (HF): • Gerado no processo de produção de alumínio e

fertilizantes, refinarias de petróleo • Processos a alta temperatura com materiais que

contenham flúor na sua composição

Principais poluentes atmosféricos

Amônia (NH3): • Geração em indústrias químicas e de fertilizantes a base

de nitrogênio • Processos biogênicos naturais que ocorrem na água ou no

solo

Principais poluentes atmosféricos

Gás sulfídrico (H2S): • Subproduto gerado nos processos desenvolvidos em

refinarias de petróleo, indústria química e indústria de celulose e papel (presença de enxofre na matéria-prima processada)

• Processos biogênicos naturais

Principais poluentes atmosféricos

Pesticidas e herbicidas: • Compostos químicos organoclorados, organofosforados e

carbamatos utilizados na agricultura (origem na produção e utilização)

Principais poluentes atmosféricos

Substâncias radioativas: • Depósitos naturais, usinas nucleares e testes de

armamento nuclear e a queima de carvão • Materiais que podem causar o rompimento de ligações

químicas das moléculas que constituem o tecido vido e estrutura dos materiais

Principais poluentes atmosféricos

Calor: • Emissão de gases a alta temperatura para o meio

ambiente – processos de combustão

Principais poluentes atmosféricos

Som: • Emissão de energia para o meio ambiente na forma de

ondas de som • Associado ao estilo de vida industrial

Poluição atmosférica: escala local e global

LOCAL: quando os problemas de poluição limitam-se a uma região muito pequena, nas proximidades

da fonte ou na cidade

GLOBAL: podem envolver regiões bastante extensas, como várias cidades, estados e até países

– afetam toda a ecosfera

Efeitos locais da poluição atmosférica

Poluição local

• Formados por episódios críticos de poluição em cidades

• Dependem dos poluentes gerados

• Função das condições climáticas existentes para a sua dispersão

Smog industrial Smog fotoquímico

Podem ocorrer de forma simultânea ou separadamente, em diferentes estações do ano, em uma mesma região

Smog industrial

Nevoeiro associado a material particulado e gases, principalmente em regiões industriais

ou com grande queima de óleo

(geração de energia)

Smog industrial

Smog industrial

Típico de regiões frias e úmidas Ocorrência no inverno (condições adversas para a dispersão dos poluentes – inversão térmica) Resulta da queima de carvão e óleo combustível Regiões industrializadas ou nas proximidades de usinas termelétricas Principais componentes são o SO2 e material particulado

Smog industrial

Efeitos adversos: • Partículas finas (< 1 µm): permanecem em suspensão no ar

causando problemas respiratórios • Partículas maiores (> 1 µm): sedimentam e não oferecem grandes

riscos • Alteração da visibilidade • Influência nas mudanças climáticas • Presença de compostos perigosos:

• Flúor: processos de descalcificação (ossos e dentes) • Mercúrio: efeito cumulativo na cadeia alimentar • Amianto : incidência de câncer de pulmão

Smog fotoquímico

É a poluição do ar, sobretudo em áreas urbanas, por ozônio troposférico e outros compostos originados

por reações fotoquímicas (reações

químicas causadas pela luz solar).

Smog fotoquímico

Smog fotoquímico

Típico de cidades ensolaradas, quentes e de clima seco Ocorre devido aos veículos automotores que emitem: - Hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e monóxido de

carbono

Na presença de luz solar dão origem a novos poluentes: - Ozônio e peroxiacetil nitrato (PAN)

Smog fotoquímico: composição

Óxidos de nitrogênio (N2O)

Ozônio troposférico

Compostos orgânicos voláteis (COVs)

Peróxido de acetil nitrato (PAN)

Aldeídos

Efeitos globais da poluição atmosférica

Poluição global

Efeito estufa

Destruição da camada de ozônio na estratosfera

Chuva ácida

Elevação da temperatura da atmosfera em decorrência da

absorção do calor refletido ou emitido

Efeito estufa

Efeito estufa

Gases de efeito estufa: - Dióxido de carbono (CO2) - Metano - Óxido nitroso - Clorofluorcarbono (CFCs)

Aumento da temperatura global: Alteração de biomas, biodiversidade, aumento do nível dos oceanos, intensificação de processos de desertificação, intensificação de catástrofes climáticas

Destruição da camada de ozônio

Funções do ozônio na estratosfera:

- Atenuador da radiação ultravioleta

- Utiliza a radiação UV nas reações químicas associadas aos processos de formação e destruição dele mesmo

Destruição da camada de ozônio

Processo de formação do ozônio:

𝑂2 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑈𝑉 ↔ 2𝑂

Ondas eletromagnéticas menores que 200 nm

𝑂 + 𝑂2 + 𝑀 ↔ 𝑂3 + 𝑀

Gás associado ao ozônio (geralmente gases nitrogenados) – para manter o balanço energético

Destruição da camada de ozônio

Processo de destruição do ozônio: clorofluorcarbonos (CFCs) aceleram o processo (descoberto em 1974)

𝐶𝑙 + 𝑂3 ↔ 𝐶𝑙𝑂 + 𝑂2

Os CFCs são estáveis na atmosfera – ordem de 100 anos

Uma molécula de cloro pode destruir até 10 mil moléculas de ozônio

𝐶𝑙𝑂 + 𝑂 ↔ 𝐶𝑙 + 𝑂2

𝑂 + 𝑂3 ↔ 2 𝑂2

+

Destruição da camada de ozônio

Identificação: aparecimento de “buracos” na camada de O3 sobre a Antártica (1977) – redução na ordem de 50% do O3 em 1983

Influência também da circulação do ar na região:

Inverno: a massa estacionária acumula poluentes nitrogenados e clorados.

Primavera: reação com o O3 produzindo os “buracos”

Verão: entrada de ar renovado recompõe parte da camada

Destruição da camada de ozônio

Medidas de contenção:

Assinatura do Protocolo de Montreal em 1987 – comprometimento de 188 países para redução das emissões de

CFCs

Estabelecimento de cronograma para o “congelamento” do consumo e banimento definitivo das substâncias responsáveis

pela depleção da camada de ozônio

CFCs: gases utilizados em aparelhos de ar-condicionado, refrigeração, aerossóis, equipamentos eletrônicos e de plásticos.

Chuva ácida

Origem:

- Gases nitrogenados e sulfonados reagem com o vapor de água na atmosfera produzindo ácidos nítrico e sulfúrico

- Chuva com pH inferior a 5,6 (chuvas em regiões industriais da Europa chegam a apresentar pH na ordem de 3)

Chuva ácida

Reações:

Ácido Sulfúrico Ácido Nítrico

Chuva ácida

Consequências:

- Perda de produtividade agrícola (acidificação de solos), lixiviação de nutrientes

- Acidificação da água (lagos e reservatórios para abastecimento e produção de energia): desgaste no concreto, tubulações, turbinas e bombas.

- Alteração de ecossistemas aquáticos e destruição da vegetação

- Destruição de obras civis e monumentos

Chuva ácida

Controle:

- Controle da emissão de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre

- Emissões locais, mas problema global – mecanismos de circulação atmosférica

- 50% das chuvas ácidas no Canadá são originárias de emissões nos EUA

- Destruição de florestas da Escandinávia a partir de emissões geradas na Inglaterra e na Alemanha

Normas para o controle da poluição atmosférica

Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar - Pronar

Limites máximos de emissão: Quantidade de poluentes que pode ser lançada por fontes poluidoras para a atmosfera. Limites em função da classificação de usos Controle mais rígido para fontes novas de poluição (empreendimentos sem Licença de Operação) Limites máximos definidos por meio de resoluções específicas do CONAMA

Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar - Pronar

Padrões de Qualidade do Ar: Primários: • Concentrações de poluentes que, ultrapassadas, podem afetar a

saúde da população. • Níveis máximos tolerados • Metas de curto e médio prazos

Secundários: • Concentrações de poluente a níveis com o mínimo de efeito

adverso sobre o bem-estar da população, dano à fauna e flora, materiais e meio ambiente.

• Metas de longo prazo

Padrões de qualidade do ar no Brasil - CONAMA

Legislação brasileira – segue as leis norte americanas (EPA)

CONAMA 003/1990: Parâmetros regulamentados: • Partículas totais em suspensão • Fumaça • Partículas inaláveis • Dióxido de enxofre • Monóxido de carbono • Ozônio • Dióxido de nitrogênio

Padrões de qualidade do ar no Brasil – CONAMA 003/1990

Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:

Nível de atenção:

• Efeitos sobre a saúde:

• Decréscimo da resistência física e significativo agravamento dos sintomas em pessoas com enfermidades cardiorrespiratórias

• Sintomas gerais em população sadia

• Precauções:

• Pessoas mais vulneráveis devem reduzir as atividades e permanecer em casa

Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:

Nível de alerta:

• Efeitos sobre a saúde:

• Aparecimento prematuro de certas doenças

• Significativo agravamento de sintomas

• Decréscimos da resistência física em pessoas saudáveis

• Precauções:

• Pessoas vulneráveis devem permanecer em casa e a população em geral deve evitar atividades exteriores

Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:

Nível de emergência:

• Efeitos sobre a saúde:

• Morte prematura de pessoas vulneráveis

• Sintomas adversos em pessoas saudáveis

• Precauções:

• Todas as pessoas devem permanecer em casa em ambientes isolados

• Minimizar atividades físicas e evitar o tráfego

Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:

Normas para o controle da poluição atmosférica

Grande número de poluentes atmosféricos – dificuldade de identificar o efeito isolado de cada um ou o efeito combinado

Difícil detecção em baixas concentrações

Efeito sinérgico – potencialmente perigosos

Pouca informação a respeito de mortes causadas por fatores associados a poluentes atmosféricos

Doenças podem ter outros fatores associados

Novos poluentes ... Inexistência de informações

Dificuldade de se estabelecer padrões em função de: