Aula 01:

Introdução à Química AmbientalIntrodução à Química Ambiental

QUÍMICA AMBIENTALQUÍMICA AMBIENTAL1º período de 20171º período de 2017

Introdução à Química AmbientalIntrodução à Química Ambiental

Prof. Rafael Arromba de SousaProf. Rafael Arromba de Sousa

Departamento de Química – UFJF

www.ufjf.br/baccanwww.ufjf.br/baccan

rafael.arromba@ufjf.edu.brrafael.arromba@ufjf.edu.br1

INTRODUÇÃO

QUÍMICA AMBIENTAL...

Estuda processos químicos que ocorrem no meio ambiente

Afetam a Biologia, a Geologia, a Ecologia e as Engenharias (Sanitária)

É uma ciência multidisciplinar que não envolve apenas as áreas básicas da Química

Esses Esses processos são afetados por fenômenosNATURAIS ou ou ANTROPOLÓGICOS causando causando MUDANÇAS NO AMBIENTE

Podem (em alguns casos) trazer sérios danos à populaçãoPodem (em alguns casos) trazer sérios danos à população

Atualmente, há uma grande Atualmente, há uma grande preocupaçãopreocupação em se entender a em se entender a química do meio ambiente, com o objetivo de química do meio ambiente, com o objetivo de

melhorar a qualidade de vida em nosso planetamelhorar a qualidade de vida em nosso planeta 2

INTRODUÇÃO ...

A QUÍMICA AMBIENTAL COMO CIÊNCIA MULTIDISCIPLINAR

Sugere as Sugere as ““práticas sustentáveispráticas sustentáveis””

Diminuição da poluição e/ou dos impactos Diminuição da poluição e/ou dos impactos negativos das atividades humanasnegativos das atividades humanas

Engenharias- Química- Sanitária

Ciências exatas- Áreas de materiais

Monitorar Controlar e Remediar a poluição

Química Papel fundamental Papel fundamental Oportunidades

Química analítica

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INTRODUÇÃO ...

A QUÍMICA AMBIENTAL E O CONTEXTO SÓCIO-ECONÔMICO

Industrialização

POLUIÇÃO

Qualidade de vidaQualidade de vida

Desafio da química ambiental como ciência multidisciplinar

INDUSTRIALIZAÇÃO QUALIDADE DE VIDA

Conhecer os problemas ambientais Realizar ações: p. ex. Reavaliar fontes e usos de energia ......

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INTRODUÇÃO ...

Ilustrando o cenário recente de Minas Gerais

Dados do 29º Balanço energético da Cemig*

SETORES QUE CONSOMEM ENERGIA:

IndústriaIndústria (1o) Setor de transportes Setor de transportes (2o) ResidênciasResidências (3o) AgropecuárioAgropecuário (4o) AgropecuárioAgropecuário (4o) Comercial e público Comercial e público (5o)

GRANDE PARTE DA ENERGIA CONSUMIDA:

cadeia do petróleocadeia do petróleo e gás natural gás natural -- 38,1% do consumo (em 2012 o valor era de 37,5%)

(*) Dados referentes ao ano de 2013(*) Dados referentes ao ano de 2013

MAPAMAPA: : http://turismo.culturamix.com/servicos/mapahttp://turismo.culturamix.com/servicos/mapa--googlegoogle--minasminas--geraisgerais, acessado em 21, acessado em 21--0303--201320135

A “química do meio ambiente” é uma área do conhecimento A “química do meio ambiente” é uma área do conhecimento na verdade antigana verdade antiga !!!!

1)1) Existem documentos que datam do século XVIIExistem documentos que datam do século XVII

-- Preocupação com a devastação Preocupação com a devastação do meio ambiente em regiões do Reino do meio ambiente em regiões do Reino

HISTÓRICO...

Unido, próximas de onde se fazia a extração de carvãoUnido, próximas de onde se fazia a extração de carvão

-- Análise minuciosa da qualidade do ar nas cidades inglesas de Londres e minuciosa da qualidade do ar nas cidades inglesas de Londres e Manchester (Manchester (artigo da artigo da NatureNature, 1872), 1872)

“Perigo" das altas concentrações de “Perigo" das altas concentrações de SOSO22 observadas observadas naquelas atmosferas urbanasnaquelas atmosferas urbanas

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2) Discussões científicas que datam da década de 60

“A Terra passou a ser considerada como um organismo vivo e único”“A Terra passou a ser considerada como um organismo vivo e único”

Danos ao ambiente (homem) puderam ser contabilizados:Danos ao ambiente (homem) puderam ser contabilizados:

- Descarte inadequado

HISTÓRICO DA QUÍMICA AMBIENTAL ...

- Uso indiscriminado de pesticidascolocando em risco a saúde devido àcontaminaçãocontaminação dede alimentosalimentos ee dada águaágua

Os primeiros PCBsPCBs foram - Descarte inadequado de lixo urbano eindustrial

- Poluição do ar, que estava se tornandoirrespirável nos grandes centros

Modelo econômico que (tratava) Modelo econômico que (tratava) o nosso planeta finito e limitado o nosso planeta finito e limitado como se como se fossefosse algo algo infinitamente rico e capaz infinitamente rico e capaz de prover recursos ilimitados a uma de prover recursos ilimitados a uma

população que crescia “assustadoramente”população que crescia “assustadoramente”

Os primeiros PCBsPCBs foram identificados pela 1ª vez em

19661966 !

7

3)3) Na Na década de 70 década de 70 surgem alguns “resultados”surgem alguns “resultados”

LegislaçõesLegislações ambientaisambientais

Cada vez mais restritivas (preocupação com o destinodestino dosdoscompostoscompostos químicosquímicos no meio ambiente)

AvaliaçãoAvaliação dede riscosriscos ambientaisambientais

HISTÓRICO DA QUÍMICA AMBIENTAL ...

AvaliaçãoAvaliação dede riscosriscos ambientaisambientais

Preocupações como o risco de exposiçãoexposição aa novasnovasmoléculasmoléculas produzidas pelo homem, de cuja toxicidade pouco se“sabia”

44)) AA partirpartir dada décadadécada dede 8080

AA questãoquestão ambientalambiental passapassa aa serser umum tematema dede discussãodiscussão ememtodostodos osos segmentossegmentos dada sociedadesociedade......

8

A questão ambiental passa a ser um tema de discussão em todos os A questão ambiental passa a ser um tema de discussão em todos os segmentos da sociedadesegmentos da sociedade

Exemplos importantesExemplos importantes::

EcoEco--92 92 (Rio de Janeiro)Rio +10 Rio +10 (África do Sul)

Protocolo de Kyoto Protocolo de Kyoto (Japão)Rio +20 Rio +20 (Rio de Janeiro)

HISTÓRICO DA QUÍMICA AMBIENTAL ...

COP21COP21 – Convenção do Clima (2015)“Relatórios do IPCC”*

Políticas sócio-econômicas versusversus preservação ambiental

Práticas “sustentáveis” que devem ser disseminadas Reaproveitamento da águaReaproveitamento da água Menor utilização de materiais (papel, madeira, ...) e mais reciclagemMenor utilização de materiais (papel, madeira, ...) e mais reciclagem Separação (e coleta) do lixo reciclável ...Separação (e coleta) do lixo reciclável ...

(*) (*) IntergovernmentalIntergovernmental PanelPanel onon ClimateClimate ChangeChange 9

PORPOR OUTROOUTRO LADO,LADO, ttemem havidohavido umauma ddisseminaçãoisseminação dede umum sentimentosentimentoqueque associaassocia aa químicaquímica comcom oo impactante,impactante, oo nocivonocivo ((preconceitopreconceito comcom oo“sintético”“sintético”))

AoAo mesmomesmo tempo,tempo, aa expectativaexpectativa dede vidavida dodo brasileirobrasileiro estáestá aumentandoaumentando......

HISTÓRICO DA QUÍMICA AMBIENTAL ...

AvançosAvanços dada químicaquímicana área de saneamento ambiental (processos de desinfecção de água);na área agropecuária (aumento e diversificação da produtividade com o uso de

insumos químicos)......

AvançosAvanços dada bioquímicabioquímica,, queque servemservem comocomo basebase dada medicinamedicina preventivapreventiva,desenvolvendo vacinasvacinas e novas drogasdrogas que, além de melhorar a qualidade devida, aumentam a longevidade

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Várias Várias ““questões complexasquestões complexas”” !!

Inúmeras perguntas ainda sem respostas:Inúmeras perguntas ainda sem respostas:

AindaAinda nãonão conhecemosconhecemos comcom exatidãoexatidão aa magnitudemagnitude dodo efeitoefeito estufaestufa ee todastodas asassuassuas consequênciasconsequências

HISTÓRICO DA QUÍMICA AMBIENTAL ...

ToxicidadeToxicidade ouou poderpoder mutagênicomutagênico dede todastodas asas novasnovas moléculasmoléculas queque sãosãoproduzidasproduzidas

OPORTUNIDADES OPORTUNIDADES ......

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ALGUMAS TERMINOLOGIAS

Meio-ambiente

BiosferaBiorremediaçãoBiorremediação

BiotaBiota

Biosfera

Poluição

Poluente

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BiorremediaçãoBiorremediação

EutrofizaçãoEutrofização

Resíduo e RejeitoResíduo e Rejeito

Ciclosbiogeoquímicos

MEIO AMBIENTE

ConjuntoConjunto dede condiçõescondições que afetam a existência, desenvolvimento e bem-estar dos seres vivos

NãoNão sese tratatrata apenasapenas dede umum lugarlugar nono espaçoespaço, mas de todas as condiçõesfísicas (temperatura) , químicas (composição) e biológicas que favorecemfavorecemouou desfavorecemdesfavorecem oo desenvolvimentodesenvolvimento

ALGUMAS TERMINOLOGIAS

ouou desfavorecemdesfavorecem oo desenvolvimentodesenvolvimento

BIOSFERA

ConjuntoConjunto dede todastodas asas partespartes dada TerraTerra onde é possível, pelo menos aalgumas espécies de organismos, viver permanentemente, alimentar-se ereproduzir-se

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AA BIOSFERABIOSFERAé o conjunto de todos os ecossistemas do planetaintegra os diferentes ambientes aonde os seres vivos habitam

BIOSFERAHidrosfera AtmosferaAtmosfera

ALGUMAS TERMINOLOGIAS

Hidrosfera

Ambiente líquidoAmbiente líquido(oceanos, lagos, rios)

AtmosferaAtmosfera

Camada de ar que Camada de ar que envolve a Terraenvolve a Terra

LitosferaLitosfera

Camada superficial, Camada superficial, sólida, da Terra, sólida, da Terra,

composta de rochas e solo

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POLUIÇÃO

QualquerQualquer substânciasubstância queque possapossa tornartornar oo ambienteambiente impróprioimpróprio, nocivo ouofensivo à saúde, inconveniente ao bem estar público, danoso aos materiais, àfauna, à flora ou prejudicial à segurança, ao uso e às atividades normais dacomunidade

Não se restringe somente à ocorrência de doenças nohomem, qualquer alteração de um ambiente (ar, água, solo) que resulte

ALGUMAS TERMINOLOGIAS

homem, qualquer alteração de um ambiente (ar, água, solo) que resulteem prejuízos aos organismos vivos ou prejudique um uso previamentedefinido para ele

POLUENTE

Qualquer substânciasubstância ouou materialmaterial causadorcausador dede poluiçãopoluição

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: Processos físicoProcessos físico--químicos químicos responsáveis pelo equilíbrio EXISTENTE entre os diferentes ambientes que compõem a biosfera

Ciclo do Ciclo do carbonocarbono

ALGUMAS TERMINOLOGIAS

Ciclos Ciclos biogeoquímicosbiogeoquímicos

Ciclo do Ciclo do oxigêniooxigênio

Ciclo do Ciclo do enxofreenxofre

Ciclo do Ciclo do nitrogênionitrogênio

16A POLUIÇÃO interfere nos CICLOS BIOGEOQUÍMICOS !

OS EFEITOS NOCIVOS DA POLUIÇÃOPOLUIÇÃO podem ser:

diretos ou indiretos

podem ocorrer de médio a longo prazo

CONSIDERAR:

- Cadeias alimentares

“FALANDO” MAIS DE POLUIÇÃO

- Cadeias alimentares

- Interação entre diferentes ecossistemas

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EX: “Embora a maior parte de nossa exposição a essassubstâncias seja decorrente de sua presençapresença nana águaágua – ou doconsumo do peixepeixe queque vivevive nessa água – veremos que seutransportetransporte aéreoaéreo e sua deposição final no solo sãoconsiderações vitais para o entendimento de seu papel napoluição.”

OS POLUENTES MAIS COMUNS

CompostosCompostos orgânicosorgânicos voláteisvoláteis

CompostosCompostos orgânicosorgânicos halogenadoshalogenados

PesticidasPesticidas

“Metais“Metais pesados”pesados”

HidrocarbonetosHidrocarbonetos policíclicospolicíclicos aromáticosaromáticos

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OS POLUENTES MAIS COMUNS

CLASSES:CLASSES:

Compostos orgânicos voláteisCompostos orgânicos voláteis (VOC)(VOC)::

São hidrocarbonetos e derivados de “fácil” volatilização, como:

- benzeno, tolueno, etil-benzenos e xilenos(BTEXBTEX)

- sulfetos orgânicos (mal cheirosos)- sulfetos orgânicos (mal cheirosos)- compostos halogenados

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http://sustentarqui.com.br/dicas/use-tintas-livres-de-covs/; acessado 13-03-17

OS POLUENTES MAIS COMUNS

CLASSES:CLASSES:

CompostosCompostos halogenadoshalogenados::

- dibenzo-p-dioxinas policloradas- dibenzofuranos

- bifenilas policloradas e terpenilas(PCBPCB)

Fontes primárias: Processos de combustão(incineração de lixo e de resíduos industriais).Ex: 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (mais tóxico)

Fontes: componentes de isolantes elétricos eretardantes de chama

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OS POLUENTES MAIS COMUNS

ClassesClasses::

CompostosCompostos orgânicosorgânicos voláteisvoláteis (VOC)(VOC)

CompostosCompostos halogenadoshalogenados::

- dibenzo-p-dioxinas policloradas

- dibenzofuranos

- bifenilas policloradas e terpenilas

- bifenilaspolibromadas

- organoclorados como:

- trialometanos (THM)Presentes em águaágua dede abastecimentoabastecimento (resultado da desinfecção com

cloro)...- pesticidas (piretrinas e piretróides - permetrina e cipermetrina)Compostos muito tóxicos para peixes 21

ClassesClasses::

CompostosCompostos orgânicosorgânicos voláteisvoláteis (VOC)(VOC) CompostosCompostos halogenadoshalogenados

PesticidasPesticidas::

DiferentesDiferentes tipostipos::

11-- OrganocloradosOrganoclorados (toxofeno proibido), ciclodienos

22-- OrganofosforadosOrganofosforados (paration, malation, etc)

33-- CarbamatosCarbamatos (carbofurano, carbaril, etc)

44 -- “Inorgânicos”“Inorgânicos” (contêm elementos como AsAs, BaBa, CdCd, CuCu, FeFe, HgHg,PPb, SeSe, TlTl e ZnZn) maioriamaioria tóxicatóxica (metais “pesados”: (As), Cd, Hg, Pb)

Substâncias capazes de “matar” organismos “matar” organismos (insetos, plantas e fungos) ou que interferem no seu processo reprodutivointerferem no seu processo reprodutivo

“ ... Desde a sua introdução, os pesticidas sintéticos constituem umproblema, devido ao seu impacto potencial sobre a saúde humana emvirtude da ingestão de alimentos contaminados com esses produtos... ”

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ClassesClasses::

CompostosCompostos orgânicosorgânicos voláteisvoláteis (VOC)(VOC) CompostosCompostos halogenadoshalogenados PesticidasPesticidas

MetaisMetais “pesados”“pesados” : (As), Cd, Hg, Pb

Devem ser monitorados no ambiente e, principalmente, emalimentos devido a sua elevada toxicidade:

- Resolução Mercosul, GMC N0 102, de 1994- Regulamento da Comunidade Européia (CE), N0 333, de 28 de março de 2007- Legislações ambientais próximas aulas...- Legislações ambientais próximas aulas...

O termo é tecnicamente NÃO RECOMENDADO, sendo usado comosinônimo para os elementos metálicos que são tóxicos:

- NãoNão essenciaisessenciaisAs, Ba, Cd, HgHg e Pb

- MicronutrientesMicronutrientes (essenciais(essenciais aoao nívelnível dede traços)traços)Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Se e Zn

VÁRIAS FONTES: agroindústria, mineração, siderúrgicas, indústriasde baterias, de galvanoplastia ...

FotoFoto: : “Afloramento” de Hg no solo do município de Descoberto (Zona da Mata) 23

ClassesClasses::

MetaisMetais “pesados”“pesados” : (As), Cd, Hg, Pb

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OS POLUENTES MAIS COMUNS ClassesClasses::

CompostosCompostos orgânicosorgânicos voláteisvoláteis (VOC)(VOC) CompostosCompostos halogenadoshalogenados PesticidasPesticidas MetaisMetais “pesados”“pesados”

HidrocarbonetosHidrocarbonetos policíclicospolicíclicos aromáticosaromáticos (PAH)(PAH)::

Hidrocarbonetos que contêm doisdois ouou maismais anéisanéis aromáticosaromáticos conectadospor um par de átomos de carbono

Exceto o naftaleno, são obtidos indiretamente na queima de materiaisorgânicos e sintéticos (produtos industrializados)

Origem NATURAL ou ANTROPOGÊNICA

Dezesseis destes compostos fazem parte de uma lista da EPA(“Poluentes prioritários”) que enumera os poluentes mais relevantes

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OS POLUENTES MAIS COMUNS

CLASSESCLASSES (espécies orgânicas, inorgânicas e organometálicos)

OBSOBS:: ESPÉCIESESPÉCIES INORGÂNICASINORGÂNICAS

Íons que ocorrem naturalmente no ambiente

podem ter sua concentraçãoconcentração aumentada pelas atividadesantropológicas (em águas por ex.):

CNCN--,, ClCl--,, CaCa22++,, MgMg22++,, POPO4433--,, NHNH44

++,, NONO33--,, NONO22

--,, HH++,, SS22--,, demaisdemais íonsíonsmetálicosmetálicos

Além de SABER quais são, SABER como determináAlém de SABER quais são, SABER como determiná--los !los !

Várias possibilidades

Técnicas instrumentais devem ser preferidas ...26

Bibliografia Consultada

11-- BAIRD, C. Química Ambiental, São Paulo, BAIRD, C. Química Ambiental, São Paulo, BookmanBookman, 2ª ed., 2005, 2ª ed., 2005..

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