Alunosda disciplinade QuímicaAmbientalemvisita técnicano dia22 …¡lise-de-ar_2S2013.pdf · 1º) formaldeído ; 20) pp--rosanilinarosanilina Reação com KI em meio de amido Reação

1

Alunos da disciplina de Química Ambiental em visitatécnica no dia 22-01-14

Juiz de Fora, 2014

Aula S19Aula S19

Análise de “ar”Análise de “ar”

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Instituto de Ciências ExatasDepartamento de Química

Química Analítica Ambiental

Análise de “ar”Análise de “ar”

AMOSTRAS DE “AR”: - Aspectos analíticos

- Métodos de análise

Prof. Rafael Arromba de SousaJuiz de Fora, 2014

2

As amostras de ar

“Outdoor” “Outdoor” samplingsampling “Indoor” “Indoor” samplingsampling

Monitoração ambientalMonitoração ambiental

Atm

osfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

3

�� Ambientes contaminados:Ambientes contaminados:

- Gases provenientes do solo- Compostos voláteis no ambiente de trabalho (saúde ocupacional)

�� A contaminação de ambos os ambientes podem ser prejudiciais à saúde humana !

Atm

osfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

Amostragem de ar

PROCEDIMENTO GERALPROCEDIMENTO GERAL

Retenção/ Retenção/ PréPré--concentração dos concentração dos analitosanalitos seguida de uma seguida de uma extração extração ou ou dessorçãodessorção

A obtenção da amostra laboratorial considerando a representatividade da mesma énecessária quandoquando nãonão sese temtem disponíveldisponível umum equipamentoequipamento parapara monitoraçãomonitoração emem tempotempo realreal

Sorção em suportesSorção em suportes::

4

SoxhletSoxhletUltrasomUltrasom

Extração com fluido supercríticoExtração com fluido supercrítico

Sorção em suportesSorção em suportes::-- sílica gelsílica gel-- fibrasfibras-- polímeros orgânicospolímeros orgânicos

MODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃOMODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃO

Equipamentos específicosEquipamentos específicos

“Monitor Beta” Usado para coleta de material particulado

Amostragem de ar

Exemplos de Exemplos de amostradoresamostradores de “ar”de “ar”

Total suspended particle sampler

PERMITE realizar as análises no laboratório e se adéqua à determinação de traços

Técnicas instrumentais usuaisTécnicas instrumentais usuais(tipo: depende do (tipo: depende do analitoanalito))

Possibilitada pela Possibilitada pela etapa de préetapa de pré--concentraçãoconcentração

PM-10 samplers

5

Total suspended particle sampler

(TSP)

ColetaColeta parículasparículas dodo arar queque fluiflui((vazãovazão ee tempotempo determinadosdeterminados))porpor umum filtrofiltro ((fibrafibra dede vidrovidro))

PM-10 samplers

ColetaColeta partículaspartículas comcom ᶲɸ << 1010 µmµmUsaUsa filtrosfiltros dede::- fibra de vidro- teflon

Amostradores de “grandes volumes”

Amostragem de ar

High volume PS-1 samplers

ParaPara baixas concentrações de baixas concentrações de SVOCsSVOCs, , PCBsPCBs, , pesticidaspesticidas e e dioxinas cloradasdioxinas cloradas

PersonalPersonal samplingsampling pumpspumps::

Exemplos de Exemplos de amostradoresamostradores de “ar”de “ar”

CanisterCanister samplerssamplers ou ou TedlarTedlar bagbag

6

CanisterCanister samplerssamplers ou ou TedlarTedlar bagbag

O ar é “aprisionado” em diferentes tipos O ar é “aprisionado” em diferentes tipos de recipientes, dependendo da de recipientes, dependendo da

concentração esperadaconcentração esperada

““AmostradorAmostrador de fita” (de fita” (Monitor BetaMonitor Beta))ParaPara materiais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fitamateriais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fita

Tubos Tubos sorventessorventes ouou impingersimpingers

Tubos com materiais Tubos com materiais sorventessorventes ou com líquidos (ou com líquidos (impingersimpingers) nos quais os ) nos quais os analitosanalitos ficam ficam sorvidos ou dissolvidossorvidos ou dissolvidos

InerteInerte

ImpermeávelImpermeável

Transparente ou nãoTransparente ou não

Amostragem de ar

NaNa amostragem,amostragem, oo ““arar”” ouou constituintesconstituintes dodo arar sãosão retidosretidos emem umum RECIPIENTE/RECIPIENTE/MATERIALMATERIAL ÚNICOÚNICO

ExistemExistem diversosdiversos termostermos técnicostécnicos parapara diferenciardiferenciar asas formasformas ee frequenciafrequencia dadaamostragemamostragem ��

Considerações importantes:Considerações importantes:

7

ExEx::

1) Amostragem de fonte (chaminé)1) Amostragem de fonte (chaminé)

2) Amostragem individual2) Amostragem individual

““Amostragem ... realizada com a finalidade de avaliar razão de exposição Amostragem ... realizada com a finalidade de avaliar razão de exposição ... Utiliza como instrumento equipamento carregado individualmente” ... Utiliza como instrumento equipamento carregado individualmente”

Qualidade do ar e Legislação

HISTÓRICO

1)1) ResoluçãoResolução CONAMACONAMA nºnº 0505,, dede 1515//0606//8989,, queque instituiuinstituiu oo ProgramaPrograma NacionalNacional dedeControleControle dada QualidadeQualidade dodo ArAr "PRONAR”"PRONAR”

2)2) Resolução/CONAMA/Resolução/CONAMA/ nº nº 003 de 28 de junho de 1990003 de 28 de junho de 1990

�� Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do arEstabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar

8

�� Definiu a forma de amostragem: Definiu a forma de amostragem: -- Amostrador de grandes volumes (Hi-vol) ou equivalente

�� Definiu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetrosDefiniu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetros-- Partículas totais em suspensão-- SO2

-- COCO-- O3

-- Fumaça-- Partículas inaláveis-- NO2


HISTÓRICO

1)1) ResoluçãoResolução CONAMACONAMA nºnº 0505,, dede 1515..0606..8989,, queque instituiuinstituiu oo ProgramaPrograma NacionalNacional dede ControleControledada QualidadeQualidade dodo ArAr "PRONAR"PRONAR

2)2) Resolução/CONAMA/nºResolução/CONAMA/nº 003003 dede 2828 dede junhojunho dede 19901990

�� Padrões estabelecidos:- Saúde da população

9

- Saúde da população- Danos à fauna e à flora

�� Define que “poluente atmosférico” é qualquer forma de matéria ou energiaque afetem o ar alterando seus padrões de qualidade

�� Manter ou atingir os padrões de qualidade torna-se um objetivo que exigeestratégias de controle das emissões

�� Monitoração de partículas e espécies químicas é importante efrequentemente necessária. Métodos recomendados:

Resolução/CONAMA/N.º 003 de 28 de junho de 1990Resolução/CONAMA/N.º 003 de 28 de junho de 1990

�� Monitoração de partículas e espécies químicas é importante e frequentemente necessária. Métodos recomendados:

10

Padrão PRIMÁRIO: valor MÁXIMO permitido Padrão PRIMÁRIO: valor MÁXIMO permitido -- Padrão SECUNDÁRIO: valor desejávelPadrão SECUNDÁRIO: valor desejável(1) Valor que não deve ser excedido mais de 1x ao ano;

(2) Valor média geométrica anual; (3) Valor média aritmética

Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos

�� ExcetoExceto parapara “partículas”“partículas” (quantificação(quantificação dasdas partículas)partículas)::métodosmétodos ópticosópticos parapara osos analitosanalitos dada legislaçãolegislação

-- EspectrofotometriaEspectrofotometria nono UVUV--VisVis (“(“colorimetriacolorimetria”)”)-- EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR

ParaPara aa aanálisenálise químicaquímica dasdas partículaspartículas diversasdiversas técnicastécnicas podempodem serser aplicadasaplicadas::

11Espectroscopia no infravermelhoEspectroscopia no infravermelho


Os ANALITOS e os MÉTODOSOs ANALITOS e os MÉTODOS

SO2

O3

NO2

Espectrofotometria Espectrofotometria UVUV--VisVis

Reação com: 1º) formaldeídoformaldeído; 20) pp--rosanilinarosanilina

Reação com KI em meio de amidocom KI em meio de amido

Reação com: 1º) amina orgânicaamina orgânica; 2º) NN--(1(1--naftiletilenodiamina)naftiletilenodiamina)



12

NO2 1º) amina orgânicaamina orgânica; 2º) NN--(1(1--naftiletilenodiamina)naftiletilenodiamina)UVUV--VisVis

Amostra gasosa

BorbulhamentoBorbulhamento em em solução específicassolução específicas Formação de

produtos coloridosPassagem Passagem porpor filtro filtro (contendo (contendo

substâncias capazes de fixar substâncias capazes de fixar os os analitosanalitos))

Reações com reagentes Reações com reagentes seletivosseletivos


OBS: Os MÉTODOS baseados na espectrofotometria UV-Vis não são métodos “avançados” mas são adequados e confiáveisadequados e confiáveis para estas aplicações!

�� ALGUNS DETALHES

Determinação de SOSO22:

Reação 1: : SOSO + CH+ CH O + HO + H O O �� HOCHHOCH SOSO H (reação de oxidação do SOH (reação de oxidação do SO ))

13

Reação 1: : SOSO22 + CH+ CH22O + HO + H22O O �� HOCHHOCH22SOSO33H (reação de oxidação do SOH (reação de oxidação do SO22))

Reação 2: : pp--rosanilinarosanilina + + HOCHHOCH22SOSO33HH �� ácác. p. p--rosanilinametilsulfônicorosanilinametilsulfônico

CHCH22SOSO33HH

CHCH22SOSO33HH

CHCH22SOSO33HH

HH


�� ALGUNS DETALHES

Determinação de OO33:

Reação 1: :

14

OO33 + 2 KI + H+ 2 KI + H22O O �� 2 KOH + 2 KOH + OO22 + I+ I22

(reação de redução do O(reação de redução do O33))

Reação 2: :

II22 + amido + amido �� complexo azulcomplexo azul

ββ-- amiloseamilose

Determinação de NONO22:

1ª Reação: : FORMAÇÃO DO ÁC. NITROSOFORMAÇÃO DO ÁC. NITROSO

2 NO2 NO22 + H+ H22O O �� HNOHNO22 + H+ H++ + NO+ NO33--

2ª Reação: : REAÇÃO COM REAÇÃO COM AMINA ORGÂNICAAMINA ORGÂNICA

(formação do íon (formação do íon diazôniodiazônio))

15

3ª Reação: : REAÇÃO COM REAÇÃO COM NN--(1(1--NAFTILETILENODIAMINA)NAFTILETILENODIAMINA)



CO

CO2

Absorção em: 2165 2165 –– 2183 2183 cm -1

Absorção em: 23422342 cm -1

Espectrofotometria Espectrofotometria IRIR

16

�� EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR tambémtambém podepode serser aplicadaaplicada aa outrosoutros gasesgases::

O3, SO2, NO, ácido fórmico, VOCs e HPAs

Espectros de referência para mais de 100 compostos:wwwwww..epaepa..gov/ttn/emc/ftir/welcomegov/ttn/emc/ftir/welcome..htmlhtml

�� MelhorarMelhorar aa detectabilidadedetectabilidade aa EPAEPA recomendarecomenda oo usouso dada CromatografiaCromatografia GasosaGasosa



�� EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR (aspectos(aspectos práticos)práticos)::

CUBETASCUBETAS OUOU CELASCELAS �� caminhoscaminhos ópticosópticos “longos”“longos”

1010 cmcm �� analitosanalitos emem concentraçõesconcentrações “altas”“altas”

17

2020 –– 100100 mm �� analitosanalitos emem concentraçõesconcentrações “baixas”“baixas”

janelasjanelas ópticasópticas dede KBrKBr

1)1) Resolução/CONAMA/nº 003 de 28 de junho de 1990Resolução/CONAMA/nº 003 de 28 de junho de 1990

�� Monitoração de partículas e espécies químicas é importante e frequentemente necessária. Métodos recomendados:

� Métodos propostos pelo INMETRO ou IBAMA**

� Responsabilidade dos Estados

� Plano de emergência para episódiosepisódios críticoscríticos dede poluiçãopoluição::

18

EpisódioEpisódio CríticoCrítico dede PoluiçãoPoluição dodo ArAr:: presença de altas concentrações de

poluentes na atmosfera em curto período de tempo, resultante da ocorrência

de condições meteorológicas desfavoráveis à dispersão dos mesmos

� Estados de ATENÇÃOALERTA

EMERGÊNCIA

(*) Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos(*) Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos

Qualidade do ar e LegislaçãoHISTÓRICO

1)1) Resolução CONAMA nº 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa Nacional de Controle da Resolução CONAMA nº 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar "PRONARQualidade do Ar "PRONAR

2)2) Resolução/CONAMA/nº 003 de 28 de junho de 1990Resolução/CONAMA/nº 003 de 28 de junho de 1990

33)) Resolução/CONAMA/nºResolução/CONAMA/nº 1818 dede 66 dede maiomaio dede 19861986:: PROCONVE - Programa de Controle da Poluição

do Ar por Veículos Automotores

19

�� “Controlar”“Controlar” aa poluiçãopoluição dodo arar porpor veículosveículos automotoresautomotores (carros)(carros)

-- ExigênciasExigências tecnológicastecnológicas (prazos)(prazos)

-- LimitesLimites máximosmáximos dede poluentespoluentes

Limites máximos de emissão dos compostos de chumbo não são regulamentados no Brasil, em função

de ter sido abolido o uso do chumbo tetraetila como aditivo da gasolina na década de 80

POLUENTES

LIMITES

Fase L-4(1) Fase L-5 Fase L-6(2)

desde1º/1/2005

a partir de1º/1/2009

a partir de1º/1/2012

monóxido de carbono (CO em g/km) 2,70 2,70 2,00

hidrocarbonetos (HC em g/km) 0,50(3) 0,50(3) 0,50(3)

hidrocarbonetos não metano (NMHC em g/km) 0,20 0,06 0,06

óxidos de nitrogênio (NOx em g/km) 0,43(4) ou 1,00(5) 0,25(4) ou 0,43(5) 0,25(4) ou 0,35(5)

material particulado(5) (MP em g/km) 0,10 0,06 0,04

33)) Resolução/CONAMA/nºResolução/CONAMA/nº 1818 dede 66 dede maiomaio dede 19861986:: PROCONVE - Programa de Controle da Poluição

do Ar por Veículos Automotores

20

aldeídos(4) (CHO g/km) 0,06 0,04 0,03

emissão evaporativa (g/ensaio) 2,0 2,0 1,5(4)(7) ou 2,0(4)(6)(7)

emissão de gás no cárter nula nula nula

(1) Permanece em vigor nos anos de 2009, 2010 e 2011, somente para os veículos Diesel, por força de Acordo Judicial homologado pelo Juízo federal no estado de São Paulo(2) Em 2012 -> Inicia para os veículos Diesel dos signatários do Acordo Judicial;

A partir de 2013 -> para todos os veículos Diesel;

A partir de 2014-> para os novos lançamentos de veículos do ciclo Otto;A partir de 2015 -> para todos os veículos comercializados.

(3) Aplicável somente a veículos movidos a GNV;(4) Aplicável somente a veículos movidos a gasolina ou etanol;(5) Aplicável somente a veículos movidos a óleo diesel;(6) Aplicável aos ensaios realizados em câmera selada de volume variável(7) Aplicável a todos os veículos a partir de 1º/1/2012


“... enquanto um carro roda em média 30 quilômetros por dia, as motos de entrega percorram até “... enquanto um carro roda em média 30 quilômetros por dia, as motos de entrega percorram até

180 quilômetros, poluindo tanto quanto 120 automóveis”180 quilômetros, poluindo tanto quanto 120 automóveis”

�� PROMOTPROMOT –– ProgramaPrograma dede ControleControle dada PoluiçãoPoluição dodo ArAr porpor MotociclosMotociclos ee VeículosVeículos SimilaresSimilares(Resolução/CONAMA(Resolução/CONAMA// nº 297 de 2002)nº 297 de 2002)

-- Característica do Programa: encontraCaracterística do Programa: encontra--se atualmente na FASE 3 (Mse atualmente na FASE 3 (M--3), iniciada em 2009, que 3), iniciada em 2009, que

21

-- Característica do Programa: encontraCaracterística do Programa: encontra--se atualmente na FASE 3 (Mse atualmente na FASE 3 (M--3), iniciada em 2009, que 3), iniciada em 2009, que contempla todos os modelos de ciclomotores, motociclos e veículos similares novos e veículos em contempla todos os modelos de ciclomotores, motociclos e veículos similares novos e veículos em

produçãoprodução

Observou-se que entre 20002000 e 20092009 houve uma redução de 2/3 nas emissões de COCO !

Qualidade do ar e Qualidade do ar e Química analíticaQuímica analítica

FerramentaFerramentaimportanteimportante

EspéciesEspéciesorgânicasorgânicas

EspéciesEspéciesinorgânicasinorgânicas

Monitoração “completa”Monitoração “completa”da qualidade do arda qualidade do ar

22

da qualidade do arda qualidade do ar

Espécies químicas Espécies químicas gasosasgasosas

Espécies químicas Espécies químicas adsorvidas em adsorvidas em

partículaspartículas

�Análise da atmosfera: trabalho complexo e um campo commuitos aspectos a serem estudados

Qualidade do ar e Química analítica

FerramentaFerramentaimportanteimportante

EspéciesEspéciesorgânicasorgânicas

EspéciesEspéciesinorgânicasinorgânicas

LITERATURA RECOMENDADA

23

YamanYaman, M. & , M. & ErelaErela, E. , E. Combining PreconcentrationMethods for the Determination of Lead and Nickelin Ambient Air by FAAS, At. , At. SpectrosSpectros. 33 (2012) 212. 33 (2012) 212

CamelCamel, V. M. & Cauda, M. , V. M. & Cauda, M. Trace Enrichtment Methodsfor the Determination of Organic Pollutants in Ambient

Air, J. , J. ChromatogrChromatogr. A. 710 (1995) 3. A. 710 (1995) 3

Referências usadas nesta aula

-- BairdBaird,, CC.. QuímicaQuímica AmbientalAmbiental;; TraduçãoTradução MariaMaria AngelesAngeles LoboLobo RecioRecio ee LizLiz CarlosCarlos MM.. Carrera,Carrera, 22 eded,, PortoPortoAlegre,Alegre, BookmanBookman,, 20022002..

-- MozetoMozeto,, AA.. QuímicaQuímica NovaNova nana EscolaEscola ,, CadernosCadernos TemáticosTemáticos dede QuímicaQuímica NovaNova nana Escola,Escola, 20012001,, 4141..

-- http://www.clu-in.org/issues/default.focus/sec/vapor intrusion/cat/site investigation tools/,/,acessadoacessado emem 1616--0707--1313..

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-- http://www.mma.gov.br/estruturas/163/_arquivos/promot_163.pdf ,, acessadoacessado emem 1919--0707--1313..

-- FUNDACENTROFUNDACENTRO.. OO TamanhoTamanho dasdas PartículasPartículas dede PoeiraPoeira SuspensasSuspensas nono ArAr dodo AmbienteAmbiente dede Trabalho,Trabalho,MinistérioMinistério dodo TrabalhoTrabalho ee Emprego,Emprego, 20012001..

-- Campos,Campos, VV.. PP.. etet alal.. QuímicaQuímica Nova,Nova, 2929,, 20062006,, 872872..

-- http://www.relma.com.br/global/produtos/13831316400.jpg ,, acessadaacessada 2020--0707--1313..

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Documents

Alunosda disciplinade QuímicaAmbientalemvisita técnicano dia22 …¡lise-de-ar_2S2013.pdf · 1º) formaldeído ; 20) pp--rosanilinarosanilina Reação com KI em meio de amido Reação