ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS NA CIDADE DE CAMPOS DOS

GOYTACAZES

LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO

UNIVERSDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE - UENF

CENTRO DE CINCIA E TECNOLOGIA - CCT

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS NATURAIS PPGCN CAMPOS DOS GOYTACAZES

ABRIL 2012

ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS

NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES

LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO

Dissertao de Mestrado

apresentada ao Centro de Cincia e

Tecnologia (CCT), como exigncia do

Programa de Ps-Graduao em

Cincias Naturais, da Universidade

Estadual do Norte Fluminense, como

parte das exigncias para obteno

do ttulo de Mestre.

Orientador: Prof. Marcelo Silva Sthel

UNIVERSDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE - UENF

CENTRO DE CINCIA E TECNOLOGIA - CCT

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS NATURAIS PPGCN CAMPOS DOS GOYTACAZES

ABRIL 2012

FICHA CATALOGRFICA

Preparada pela Biblioteca do CCT / UENF 46/2012

Sangiorgio, Luiz Fernando Milleri Estudo das emisses de gases poluentes provenientes da exausto de motocicletas na cidade de Campos dos Goytacazes / Luiz Fernando Milleri Sangiorgio. Campos dos Goytacazes, 2012. xii, 79 f. : il. Dissertao (Mestrado em Cincias Naturais) -- Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Cincia e Tecnologia. Laboratrio de Cincias Fsicas. Campos dos Goytacazes, 2012. Orientador: Marcelo Silva Sthel. rea de concentrao: Qumica e fsica do meio ambiente. Bibliografia: f. 72-78. 1. Exausto motocicletas 2. Poluio atmosfrica 3. Espectroscopia fotoacstica 4. Sensores eletroqumicos I. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Cincia e Tecnologia. Laboratrio de Cincias Fsicas lI. Ttulo

CDD 363.7392

i

LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO

ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS

NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES

Dissertao de Mestrado

apresentado ao Centro de Cincia e

Tecnologia (CCT), como exigncia do

Programa de Ps-Graduao em

Cincias Naturais, da Universidade

Estadual do Norte Fluminense, como

parte das exigncias para obteno

do ttulo de Mestre.

Aprovada em 25 de Abril de 2012. Comisso Examinadora: _______________________________________________________________

Prof.: Marcelo Silva Sthel (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF (Orientador)

_______________________________________________________________

Prof.: Paulo Rogrio Nogueira de Souza (Doutor em Qumica) IFF Maca _______________________________________________________________

Prof.: Roberto Faria Jnior (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF _______________________________________________________________

Prof.: Delson Ubiratan da Silva Schramm (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF

ii

"A persistncia o menor caminho do xito"

Charles Chaplin

iii

Aos meus Pais.

iv

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer, em especial:

Aos meus pais, Luiz e Maria Arlete, pelo amor incondicional, pelo apoio,

pela educao que me foi dada e por ajudar a tornar esse sonho uma realidade

mesmo estando to longe, amo muitos vocs;

Ao meu irmo Arthur pela amizade e pela unio apesar da distncia;

A minha namorada, Ana Elisa, pelos momentos maravilhosos que

passamos juntos, por ter sido minha inspirao e a razo de todo esse esforo,

por estar sempre ao meu lado dando fora para continuar, pela pacincia em

momentos difceis e pelo amor infinito que sentimos um pelo outro;

Aos meus Avs Darling e Celicia, pelo amor incondicional;

Dona Doralice, pela amizade e pelas guloseimas maravilhosas;

Aos amigos Marcus Vinicius e Ana Maria, pela amizade, acolhimento e

hospedagem nos fins de semana e vero;

Aos amigos Rodrigo e Ana Luiza, pela amizade;

Aos amigos do peito Thyago (Boz), lvaro (Nego Loro), Silas (Boco) e

Rodolfo (Gordo) pelos momentos de conversa na praa de madrugada, pelos

bons momentos da juventude de curtio, festas, churrascos, cervejadas e pela

amizade que, apesar da distncia, permanece forte;

Ao Prof. Dr Marcelo Silva Sthel, pela pessoa sensacional e amiga que

, pela pacincia em alguns momentos, pela total dedicao, pelas valiosas

discusses e pela colaborao na elaborao dessa Dissertao, por ser um

excelente orientador, pela confiana em mim depositada e pela orientao em

questes extracurriculares;

A Mila Vieira Rocha, pelo companheirismo, amizade e por socorrer nos

momentos de dificuldade ;

Aos amigos do Laboratrio, pela ajuda nas horas de trabalho e pelas

conversas e momentos de descontrao;

Ao tcnico Luiz, sempre oferecendo ajuda e solucionando problemas

com equipamentos;

Aos professores do LCFIS que fizeram parte de minha formao e

passaram um pouco do seu conhecimento;

v

Aos rgos financiadores de todos os projetos e minha bolsa, como,

FAPERJ e CNPQ.

Por fim a todos meus amigos e familiares que no foram citados, por me

apoiarem e torcerem por mim.

vi

SUMRIO

SUMRIO ............................................................................................................. VI

I LISTA DE FIGURAS ..........................................................................................VIII

II LISTA DE GRFICOS ....................................................................................... IX

III LISTA DE TABELAS ......................................................................................... X

IV RESUMO .......................................................................................................... XI

V ABSTRACT .......................................................................................................XII

CAPTULO 1 ........................................................................................................... 1

1.1 - INTRODUO .................................................................................................. 1

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................... 4

CAPTULO 2 ........................................................................................................... 5

2.1 - A ATMOSFERA TERRESTRE .............................................................................. 5

2.2 POLUIO ATMOSFRICA ................................................................................ 8

2.2.1 Fontes de Poluio Atmosfrica ......................................................... 10

2.2.2 Principais Poluentes Atmosfricos Associados Emisso Veicular

Avaliados pelos rgos Ambientais. .............................................................. 11

2.3 - EFEITOS DAS EMISSES ATMOSFRICAS SOBRE O MEIO AMBIENTE .................... 15

2.3.1 - Efeito Estufa ........................................................................................ 15

2.3.2 Inverso Trmica ................................................................................ 17

2.3.3 Chuva cida ....................................................................................... 19

2.3.4 "Smog" Fotoqumico ........................................................................... 21

2.4 - EFEITOS DAS EMISSES ATMOSFRICAS SOBRE A SADE HUMANA. ................... 22

2.4.1 Consequncia dos Poluentes Atmosfricos na Sade ....................... 24

CAPTULO 3 ......................................................................................................... 28

3.1 FUNCIONAMENTO DE UMA MOTOCICLETA ........................................................ 28

3.2.1 Motor de 2 Tempos ............................................................................ 29

3.2.2 Motor de 4 Tempos ............................................................................ 30

3.2.3 Combustvel ....................................................................................... 32

3.3 PANORAMA DAS MOTOCICLETAS .................................................................... 34

3.4 PROMOT (PROGRAMA DE CONTROLE DA POLUIO DO AR POR MOTOCICLOS E

VECULOS SIMILARES) ........................................................................................... 41

vii

CAPTULO 4 ......................................................................................................... 44

4.1 TCNICAS FOTOTRMICAS ............................................................................ 44

4.1.1 Espectroscopia Fotoacstica .............................................................. 45

4.1.1.1 Histrico do Efeito Fotoacstico .................................................. 45

4.1.1.2 Espectroscopia Fotoacstica em Gases ...................................... 46

4.1.1.4 Sinal Fotoacstico em Amostras Monocomponentes .................. 49

4.1.2 Analisador URAS ............................................................................... 50

4.2 SENSORES ELETROQUMICOS ........................................................................ 51

CAPTULO 5 ......................................................................................................... 54

5.1 COLETA DAS AMOSTRAS ............................................................................... 54

5.2 MONTAGEM EXPERIMENTAL DO ESPECTRMETRO FOTOACSTICO EMPREGANDO

UM LASER DE CO2 ................................................................................................ 54

5.3 MEDIDAS COM URAS ................................................................................... 56

5.4 MEDIDAS COM TEMPEST 100 ..................................................................... 56

CAPTULO 6 ......................................................................................................... 58

6.1 RESULTADOS DAS MEDIDAS COM O ESPECTRMETRO FOTOACSTICO E URAS . 58

6.1.1 CALIBRAO DO ESPECTRMETRO FOTOACSTICO ......................................... 58

6.1.2 MEDIDAS DA EXAUSTO DAS MOTOCICLETAS ............................................... 60

6.2 MEDIDAS DA EMISSO DE MOTOCICLETAS MOVIDAS A GASOLINA UTILIZANDO O

TEMPEST .......................................................................................................... 62

CAPTULO 7 ......................................................................................................... 71

7 CONCLUSO ................................................................................................... 71

CAPTULO 8 ......................................................................................................... 72

8 LITERATURA CITADA ........................................................................................ 72

APNDICE A ........................................................................................................ 79

A.1 ARTIGO SUBMETIDO ..................................................................................... 79

viii

I LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: DIVISO DA CAMADA ATMOSFRICA .............................................................. 7

FIGURA 2: ESPECTRO DE EMISSO DO SOL E DA TERRA ............................................... 15

FIGURA 3: EFEITO ESTUFA ........................................................................................ 16

FIGURA 4: INVERSO TRMICA .................................................................................. 18

FIGURA 5: INVERSO TRMICA NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO, VISTA DA PRAIA DA BOA

VIAGEM, EM NITERI ......................................................................................... 18

FIGURA 6: FORMAO DA CHUVA CIDA ..................................................................... 19

FIGURA 7: DANOS EM ESCULTURAS CAUSADOS PELA CHUVA CIDA ............................... 20

FIGURA 8: SMOG FOTOQUMICO NA CIDADE DE SO PAULO .......................................... 21

FIGURA 9: COMPONENTES BSICOS DOS MOTORES ...................................................... 28

FIGURA 10: ILUSTRAO DO FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR 2 TEMPOS......................... 30

FIGURA 11: CICLO TERMODINMICO DE UM MOTOR A QUATRO TEMPOS .......................... 31

FIGURA 12: ILUSTRAO DO FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR 4 TEMPOS......................... 32

FIGURA 13: PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DAS TCNICAS FOTOTRMICAS. .................. 44

FIGURA 14: ESBOO DO FOTOFONE FEITO POR BELL FONTE: (BELL, 1880) .................. 45

FIGURA 15: ESQUEMA SIMPLIFICADO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS ENVOLVIDOS NA

RELAXAO DE MOLCULAS EXCITADAS. .............................................................. 47

FIGURA 16: ESQUEMA MOSTRANDO AS CINCO ETAPAS DE GERAO DO SINAL

FOTOACSTICO ................................................................................................. 48

FIGURA 17: ESQUEMA DE DETECO DO ANALISADOR URAS. ...................................... 50

FIGURA 18: ANALISADOR INFRAVERMELHO URAS ....................................................... 51

FIGURA 19: MEMBRANA HIDROFBICA ........................................................................ 52

FIGURA 20: ESQUEMA DE UM SENSOR ELETROQUMICO ................................................ 52

FIGURA 21: ANALISADOR COMERCIAL TEMPEST 100 ................................................. 53

FIGURA 22: MONTAGEM EXPERIMENTAL UTILIZADA ....................................................... 55

FIGURA 23: ESQUEMA E FOTOS DA CLULA FOTOACSTICA RESSONANTE UTILIZADA ........ 55

ix

II LISTA DE GRFICOS

GRFICO 1: FROTA CIRCULANTE DE MOTOCICLETAS NO BRASIL DESDE 1998 .................. 35

GRFICO 2: PRODUO DE MOTOCICLETAS NO BRASIL DE 1975 A 2011 ....................... 35

GRFICO 3: FROTA DE MOTOCICLETAS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO DE 2001 A 2011

(DETRAN-RJ, 2012) ....................................................................................... 36

GRFICO 4: FROTA DE MOTOCICLETAS NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES DE 2001

A 2011 (DETRAN-RJ, 2012) ........................................................................... 36

GRFICO 5: EVOLUO DE PREOS DA GASOLINA E DO LEO DIESEL BRASIL

METROPOLITANO, 1999-2009 ............................................................................ 37

GRFICO 6: TEMPOS E CUSTOS RELATIVOS ENTRE MODOS DE TRANSPORTE ................... 38

GRFICO 7: CONSUMOS E IMPACTO RELATIVOS COM USO DE NIBUS, MOTOS E AUTOS EM

CIDADES BRASILEIRAS (VALOR DO NIBUS = 1) FONTE: (ANTP, 2010) ................... 39

GRFICO 8: CUSTOS PESSOAIS E SOCIAIS, POR VIAGEM, DO USO DE MODOS DE

TRANSPORTE EM CIDADES BRASILEIRAS - JANEIRO 2009 FONTE: (ANTP, 2010) ..... 39

GRFICO 9: PERFIL DO CONSUMIDOR DE MOTOCICLETAS DOS LTIMOS ANOS ................. 41

GRFICO 10: CURVA DE RESSONNCIA PARA O GS ETILENO. ....................................... 58

GRFICO 11: CURVA DE CALIBRAO PARA O GS ETILENO. ......................................... 59

GRFICO 12: EMISSES DE CO2 ............................................................................... 61

GRFICO 13: EMISSES DE C2H4 .............................................................................. 61

GRFICO 14: EMISSES DE CO DO GRUPO A ............................................................. 62

GRFICO 15: EMISSES DE NOX DO GRUPO A ............................................................ 63

GRFICO 16: EMISSES DE SO2 DO GRUPO A ............................................................ 63

GRFICO 17: EMISSES DE CO DO GRUPO B ............................................................. 64

GRFICO 18: EMISSES DE NOX DO GRUPO B ............................................................ 64

GRFICO 19: EMISSES DE SO2 DO GRUPO B ............................................................ 65

GRFICO 20: EMISSES DE CO DO GRUPO C ............................................................. 66

GRFICO 21: EMISSES DE NOX DO GRUPO C ............................................................ 66

GRFICO 22: EMISSES DE SO2 DO GRUPO C ............................................................ 66

GRFICO 23: EMISSES DE CO DO GRUPO D ............................................................. 67

GRFICO 24: EMISSES DE NOX DO GRUPO D ............................................................ 68

x

III LISTA DE TABELAS

TABELA 1: COMPOSIO DA CAMADA ATMOSFRICA ...................................................... 6

TABELA 2: CLASSIFICAO DAS SUBSTNCIAS POLUENTES .......................................... 10

TABELA 3: PRINCIPAIS FONTES DE POLUIO ATMOSFRICA E PRINCIPAIS POLUENTES ..... 11

TABELA 4: REAES DA CHUVA CIDA NA ATMOSFERA ................................................. 20

TABELA 5: FATORES DE EMISSO DE MOTOCICLETAS NOVAS E SIMILARES ....................... 42

TABELA 6: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS UTILIZADAS ........................................ 60

TABELA 7: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO A ..................................... 63

TABELA 8: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO B ..................................... 65

TABELA 9: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO C ..................................... 67

TABELA 10: : ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO D ................................. 68

xi

IV RESUMO

O aumento da concentrao de gases poluentes na atmosfera terrestre

proveniente de atividades antropognicas, tais como: atividades industriais,

produo de energia, transporte e agricultura, vem causando grande

preocupao no cenrio mundial devido a problemas de sade pblica e

ambientais.

Nesse trabalho, vamos nos ater ao setor do transporte com enfoque nas

motocicletas. Na Cidade de Campos dos Goytacazes, no estado do Rio de

Janeiro, em 2001 estavam em circulao 10.518 motocicletas e, em Dezembro

de 2011, este nmero havia aumentado para 29.565, o que corresponde a um

crescimento de 281% em 10 anos. Ento, devido ao grande aumento no

nmero de motocicletas e ao seu poder de poluio, faz-se necessrio estudar

as emisses de gases poluentes provenientes da exausto dessas

motocicletas.

Neste trabalho, vamos estudar as emisses de CO, CO2, C2H4, NOx e

SO2. As amostras sero coletadas em dois modos de operao: alta e baixa

rotao (1000 e 3000 rpm). Para essas anlises, utilizamos a Espectroscopia

Fotoacstica com Laser de CO2, na deteco do gs etileno (C2H4) e sensores

eletroqumicos para a deteco de CO, CO2, NOx, SO2.

1. Exausto motocicletas 2. Poluio atmosfrica 3. Espectroscopia

fotoacstica 4. Sensores Eletroqumicos

xii

V ABSTRACT

The increase in the concentration of pollutant gases in the atmosphere

originated from anthropogenic activities, such as: industrial activities, energy

production, transport and agriculture, is causing great concern in the world

scenario because of the environmental and public health problems it generates.

In this work, we will hold to the transportation sector only, more

specifically motorcycles. In the City of Campos dos Goytacazes, in the state of

Rio de Janeiro, there were 10,518 motorcycles running in 2001, in December

2011, this number had increased to 29,565, which rep resents an increase of

281% in 10 years. Thus, due to the large increase in the number of motorcycles

and their power of pollution, it is necessary to study the emission of gaseous

pollutants emitted by these vehicles.

In this work, we study the emissions of CO, CO2, C2H4, SO2 and NOx.

Samples were collected in two modes of operation: high and low speed (1000

rpm and 3000) of the engine. The CO2 Laser Photoacoustic Spectroscopy was

used in the detection of ethylene (C2H4) and electrochemical sensors were

employed in the detection of CO, CO2, NOx, SO2.

1

CAPTULO 1

1.1 - Introduo

A atmosfera fundamental para a existncia e o desenvolvimento da

vida na Terra. Atua como reguladora de temperatura, protege contra radiao

solar e serve de escudo contra meteoritos que caem do espao. Essa camada

to importante tem sido alvo de processos de poluio que podem ser naturais

ou antropognicos.

As fontes naturais de poluio do ar so as queimadas naturais

(qualquer material derivado de plantas ou animais), erupes vulcnicas,

aerossis marinhos e emisses em reas alagadas, as quais podem ser

consideradas as mais antigas fontes de contaminao do ar. (CANADO,

BRAGA, et al., 2006)

A queima de biomassa, em ambientes externos e internos, utilizada

desde a pr-histria para produo de energia, tem sido uma das importantes

fontes antropognicas de poluio atmosfrica. A partir da Revoluo Industrial

do sculo XVIII que comeou na Inglaterra, e consistiu em um conjunto de

mudanas tecnolgicas com profundo impacto no processo produtivo em nvel

econmico e social, surgiram novas fontes de poluio do ar, devido queima

de combustveis fsseis nos motores a combusto e nas indstrias siderrgicas

e, mais recentemente, nos veculos automotivos. Estes processos no foram

acompanhados de anlises que pudessem avaliar seu impacto sobre o meio

ambiente, a toxicidade dos resduos produzidos e os provveis danos sade.

(CANADO, BRAGA, et al., 2006)

O aumento da concentrao de gases poluentes na atmosfera terrestre

provenientes dessas atividades vem causando grande preocupao no cenrio

mundial, devido a problemas de sade pblica e ambientais, tais como:

doenas cardiovasculares, pulmonares, respiratrios, cncer, depleo da

camada de oznio, fenmenos de chuva cida, smog fotoqumico e alteraes

climticas. (BAIRD, 2002)

Esses problemas esto diretamente ligados emisso de gases

poluentes na atmosfera, devido a fontes estacionrias de poluio (atividades

industriais, produo de energia) e fontes mveis de poluio (veculos

2

automotores, avies, motocicletas, barcos, locomotivas). Neste trabalho, vamos

nos ater ao setor do transporte com enfoque nas motocicletas.

No Brasil, a partir de 1991 e com grande intensidade depois de 1996,

passou a ocorrer um grande aumento na produo e uso de motocicletas. Em

1991, o nmero de motocicletas produzidas foi de 116.321 e em 1996,

aumentou para 288.073. Este processo foi facilitado e incentivado por

autoridades pblicas responsveis pelas leis relativas produo de veculos e

determinao de nveis de impostos da indstria. As motocicletas com motores

de dois tempos, que poluem at 8 vezes mais que um automvel, foram

permitidas, e a indstria de motocicletas passou a desfrutar de benefcios

fiscais associados necessidade de veculos que oferecessem maior

mobilidade no trnsito, como alternativa aos transportes pblicos. Hoje, no

Brasil, temos uma frota de aproximadamente 17 milhes de motocicletas.

Diante desse cenrio, as motocicletas so responsveis por uma grande

parcela das emisses de poluentes atmosfricos danosos sade humana e

do planeta. Tendo em vista o crescimento de uso desse veculo, faz-se

necessria a utilizao de tcnicas analticas apropriadas para a identificao

de gases poluentes, assim como determinar suas concentraes provenientes

da exausto de motocicletas.

Neste trabalho sero utilizadas tcnicas fototrmicas, como

Espectroscopia Fotoacstica e Analisador infravermelho URAS, e sensores

eletroqumicos para anlise dos poluentes gasosos.

A espectroscopia fotoacstica, que se baseia no efeito fotoacstico

(converso de luz em som), um importante mtodo para deteco de traos

de gases e anlise de gases multicomponentes, com alta seletividade e

sensibilidade.

O analisador infravermelho URAS detecta gases que no so

detectveis pelo espectrmetro fotoacstico e tem como caracterstica uma

rpida resposta.

Os sensores eletroqumicos so uma ferramenta muito utilizada para a

aferio de gases poluentes devido a sua rpida resposta e principalmente por

eliminar o processo de coleta da amostra. Por serem detectores portteis, as

medidas so realizadas in situ.

3

Os sensores eletroqumicos e URAS sero utilizados como tcnicas

complementares, possibilitando uma maior abrangncia quanto ao nmero de

gases detectados. Apesar de essas tcnicas serem menos sensveis quando

comparadas com a espectroscopia fotoacstica, elas possibilitam a medio de

alguns gases emitidos na faixa ppmV.

4

1.2 Objetivos

Os objetivos deste trabalho so:

Estudar as emisses de gases poluentes lanados na atmosfera pelo

escapamento de motocicletas movidas gasolina na cidade de Campos dos

Goytacazes.

Calibrar o espectrmetro fotoacstico para determinar a concentrao do

gs etileno (C2H4) na exausto das motocicletas.

Utilizar o analisador URAS para deteco do gs estufa CO2.

Utilizar sensores eletroqumicos para deteco de NOx, SO2 e CO.

5

CAPTULO 2

2.1 - A Atmosfera Terrestre

A Terra est rodeada por um manto de ar que chamamos de atmosfera.

A atmosfera, mais a energia solar e os campos magnticos, proporcionam a

ocorrncia de seres vivos em nosso Planeta. A atmosfera atinge mais de 560

quilmetros da superfcie da Terra, absorve a energia do Sol, recicla a gua e

outras substncias qumicas e tambm nos protege da radiao de alta energia

e do vcuo frio do espao, proporcionando um clima moderado. (NASA, 2010)

Uma importante caracterstica da atmosfera terrestre o fato dela ser

um ambiente oxidante, fenmeno que explica a presena de alta concentrao

de oxignio diatmico (O2). Quase todos os gases liberados no ar, sejam eles

substncias naturais ou poluentes, so totalmente oxidados e seus produtos

finais aps um longo tempo so depositados na superfcie da Terra. Desse

modo, as reaes de oxidao so vitais para a limpeza do ar. (BAIRD, 2002)

A atmosfera dividida em camadas, que esto relacionadas com

propriedades qumicas e fsicas, que influem diretamente na tendncia de

mudana de temperatura de acordo com a altura. (ROCHA, ROSA e

CARDOSO, 2009). Por ser uma distribuio gasosa, medida que nos

afastamos da superfcie do nosso planeta, a atmosfera vai se tornando cada

vez mais rarefeita, at que ela se misture naturalmente com o espao

interplanetrio. (ON, 2009)

A delimitao da Terra com o meio interplanetrio feito pela

magnetosfera, onde domina o campo magntico da Terra, nos protegendo da

maior parte da radiao e plasma do Sol, sendo constantemente bombardeado

por essas emisses. A vida na Terra se desenvolveu sob a proteo da

magnetosfera. (NASA, 2011)

A atmosfera no composta somente por gases, mas tambm material

slido disperso (poeira em suspenso, plen e micro-organismos) e uma

poro lquida dispersa, composta de gotculas resultantes da condensao

principalmente do vapor dgua, na forma de nuvens, neblinas e chuvas.

Porm, em termos de massa relativa, a maior contribuio gasosa. (ROCHA,

6

ROSA e CARDOSO, 2009). A tabela 1 apresenta a composio atmosfrica

com relao a sua parte gasosa.

Tabela 1: Composio da Camada Atmosfrica

Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-2.html

(Acessada em 17-02-2011)

A Figura 1 mostra as divises da camada atmosfricas, na qual a

primeira camada que se estende do nvel do mar at cerca de 16 km de altitude

conhecida como troposfera. Nela, a temperatura diminui de 17 para -52 C

aproximadamente com o aumento da altitude, resultado do calor emanado da

superfcie terrestre que se dissipa na atmosfera. (ROCHA, ROSA e

CARDOSO, 2009). Essa a parte mais densa da atmosfera, com 85 % da

massa atmosfrica. a zona na qual ocorre a maioria dos fenmenos

atmosfricos como: o clima, as nuvens, chuva cida, smog fotoqumico e

aquecimento global. (BAIRD, 2002)

Logo acima da troposfera existe uma camada de temperatura

relativamente constante, denominada tropopausa. a zona limite, ou camada

de transio entre a troposfera e a estratosfera. A tropopausa caracterizada

por pouca ou nenhuma mudana na temperatura medida que a altitude

aumenta.

A estratosfera se estende at 50 km de altura, camada na qual a

temperatura se eleva gradualmente a -3 C aproximadamente, devido

absoro de radiao ultravioleta. nessa camada atmosfrica que se localiza

a camada de oznio, que absorve e dispersa a radiao solar ultravioleta, que

altamente danosa para os seres vivos. A maior parte do ar est localizada na

Gs Porcentagem Partes por Milho

Nitrognio 78,08 780.000,0

Oxignio 20,95 209.460,0

Argnio 0,93 9.340,0

Dixido de carbono 0,0379 379,0

Nenio 0,0018 18,0

Hlio 0,00052 5,2

Metano 0,00017 1,7

Kriptnio 0,00010 1,0

xido nitroso 0,000032 0,321

Hidrognio 0,00005 0,5

Oznio 0,000007 0,07

Xennio 0,000009 0,09

7

troposfera e estratosfera. Logo aps, h uma camada de temperatura

constante, denominada estratopausa. (NASA, 2010)

Figura 1: Diviso da Camada Atmosfrica

Fonte: http://pedroseverinoonline.blogspot.com/2009/04/22-de-abril-dia-mundial-da-terra.html (Acessada em 17-02-2011)

A mesosfera comea logo acima da estratopausa e se estende at 85

km de altura. Nessa regio, a temperatura cai muito, em torno de -93 C,

medida que aumenta a altitude. A mesosfera possui gases rarefeitos de pouca

absoro, o que explica a queda de sua temperatura. A mesopausa separa a

mesosfera da termosfera. (NASA, 2010)

Aps a mesopausa, regio de temperatura relativamente constante, h a

termosfera, que comea logo acima da mesosfera e se estende at 600 km de

altura. Nesta e em camadas mais altas existem espcies inicas e atmicas.

Devido absoro de radiao de alta energia de comprimento de onda de

cerca de 200 nm, a temperatura chega a 1.200 C. Essa camada conhecida

como a atmosfera superior. (ROCHA, ROSA e CARDOSO, 2009)

Apenas a troposfera mantm contato direto com a crosta terrestre e com

os seres vivos. Ela proporciona o ambiente bsico para a sobrevivncia dos

organismos aerbicos, os quais utilizam oxignio livre (O2) em sua respirao.

A maioria dos estudos sobre poluio do ar se refere regio da troposfera,

pois nela que ocorrem intensa movimentao e transformao dos

mesosfera

oznio

estratosfera

termosfera

troposfera

8

componentes gasosos e das partculas emitidas pelos oceanos e continentes,

ou seja, pelos outros dois importantes compartimentos, hidrosfera e litosfera.

(ROCHA, ROSA e CARDOSO, 2009)

2.2 Poluio Atmosfrica

A poluio atmosfrica no um processo recente e de inteira

responsabilidade do homem, tendo a prpria natureza se encarregado, durante

milhares de anos, de participar ativamente deste processo, com o lanamento

de gases e materiais particulados originrios de atividades vulcnicas e

tempestades, dentre algumas fontes naturais de poluentes. (INEA, 2008)

Contudo, os processos industriais e de gerao de energia, os veculos

automotores e as queimadas so dentre as atividades antrpicas as maiores

causas da introduo de substncias poluentes na atmosfera, muitas delas

txicas sade humana e responsveis por danos flora e aos materiais.

(MMA, 2010)

O rpido crescimento da frota veicular aumentou significativamente a

contribuio dessa fonte na degradao da qualidade do ar, principalmente nas

regies metropolitanas do pas. Os centros urbanos concentram as principais

vias de trfego e os maiores fluxos de veculos de uma regio, onde ocorrem

os grandes congestionamentos que contribuem ainda mais para o aumento da

emisso de poluentes do ar. Segundo o Inventrio de Fontes Emissoras de

Poluentes Atmosfricos da Regio Metropolitana do Rio de Janeiro, verificou-

se que as fontes mveis so responsveis por 77% do total de poluentes

emitidos para a atmosfera, enquanto as fontes fixas contribuem com 22%.

(INEA, 2008)

O Departamento Nacional de Trnsito (DENATRAN, 1980) define

poluio atmosfrica como uma mudana indesejvel, e muitas vezes

irreversvel, nas caractersticas fsicas, qumicas ou biolgicas do ar

atmosfrico, que pode afetar perniciosamente o equilbrio do sistema ecolgico

com interferncia na vida do homem, animais e vegetais; deteriorao dos

bens culturais e de lazer; inutilizao ou depreciao dos recursos naturais.

A resoluo do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) N 3

de 28/06/1990, considera poluente atmosfrico como qualquer forma de

9

matria ou energia com intensidade e em quantidade, concentrao, tempo ou

caractersticas em desacordo com os nveis estabelecidos, e que tornem ou

possam tornar o ar:

I imprprio nocivo ou ofensivo sade;

II - inconveniente ao bem-estar pblico;

III - danoso aos materiais, fauna e flora;

IV - prejudicial segurana, ao uso e gozo da propriedade e s

atividades normais da comunidade.

Os poluentes atmosfricos podem ser classificados como slidos,

lquidos ou gasosos, dependendo do seu estado de agregao, e so

estabelecidos dois tipos de padres de qualidade do ar: os primrios e os

secundrios.

O padro primrio se refere a concentraes de poluentes que quando

ultrapassadas podero afetar a sade da populao; isso ocorre quando um

poluente atinge o seu nvel mximo tolervel de concentrao, necessitando

assim de metas de curto e mdio prazo, aplicadas em reas de

desenvolvimento (CETESB, 2010a)

O padro secundrio diz respeito a concentraes de poluentes

atmosfricos abaixo das quais se prev o mnimo efeito adverso sobre o bem-

estar da populao, assim como o mnimo dano fauna e flora, aos materiais

e ao meio ambiente em geral, podendo ser interpretado como nveis desejados

de concentrao de poluentes, necessitando de metas a longo prazo. Esse

modelo aplicado em reas de preservao, por exemplo, parques nacionais,

reas de proteo ambiental, estncias tursticas, etc. (CETESB, 2010a)

O nvel de poluio atmosfrica medida pela quantidade de

substncias poluentes presentes no ar. A variedade das substncias que

podem ser encontradas na atmosfera muito grande, o que torna difcil a tarefa

de estabelecer uma classificao. Para facilitar esta classificao, os poluentes

so divididos em duas categorias, primrios e secundrios. (CETESB, 2010b)

Poluentes primrios so aqueles emitidos diretamente pelas fontes de

emisso, como por exemplo: CO2, CO, compostos de hidrocarbonetos (HC),

dixido de enxofre (SO2), xidos de nitrognio (NOx), material particulado (PM),

chumbo e os COVs (Compostos Orgnicos Volteis). (ONURSAL e GAUTAM,

1997), (CETESB, 2010b)

10

Poluentes secundrios so aqueles formados na atmosfera atravs da

reao qumica (hidrlise, oxidao, ou reaes fotoqumicas) que envolvem

poluentes primrios. Os poluentes secundrios associados com veculos a

motor incluem as emisses de dixido de nitrognio (NO2), oxidantes

fotoqumicos, por exemplo, oznio, os cidos sulfrico e ntrico e seus

respectivos sais, os aerossis de sulfato e nitrato. O NO2 formado por

oxidao no ar de xido ntrico (NO), um gs poluente formado na combusto

de alta temperatura e emitido por veculos a motor. O oznio (O3), por sua vez,

formado a partir de NOx e HC reativos na presena de luz solar. O SO2 e o

NOx podem reagir com a umidade atmosfrica, oxignio e PM para formar

cido sulfrico ou ntrico ou seus sais. (ONURSAL e GAUTAM, 1997),

(CETESB, 2010b)

As substncias poluentes podem ser classificadas de acordo com a tabela abaixo. Tabela 2: Classificao das Substncias Poluentes

Compostos de Enxofre

Compostos de

Nitrognio

Compostos Orgnicos

Monxido de

Carbono

Compostos Halogenados

Material Particulado

Oznio

SO2 SO3

Compostos de

Enxofre

Reduzido:

(H2S,

Mercaptanas,

Dissulfeto de

carbono,etc)

sulfatos

NO

NO2 NH3

HNO3 nitratos

hidrocarbonetos,

alcois,

aldedos,

cetonas,

cidos orgnicos

CO HCI

HF

cloretos,

f luoretos

mistura

de

compostos

no estado

slido

ou

lquido

O3 formalde

do

acrolena

PAN,

etc.

Fonte: (CETESB, 2010b)

2.2.1 Fontes de Poluio Atmosfrica

O processo de poluio atmosfrica inicia-se na emisso dos poluentes

por fontes que tanto podem ser naturais, como os vulces, quanto produzidas

pelo homem, como os veculos automotores e as atividades industriais,

poluentes primrios. O processo tem continuidade com o transporte dos

poluentes pelas massas de ar para um receptor, que podem ser o homem, os

animais, as plantas e os materiais. Durante esse transporte, a combinao de

dois ou mais poluentes pode provocar reaes qumicas, formando os

11

poluentes secundrios, como o "smog" fotoqumico. A interao entre as fontes

de poluio e a atmosfera vai definir o nvel de qualidade do ar, que determina,

por sua vez, o surgimento de efeitos adversos da poluio atmosfrica sobre os

receptores. A Tabela 3 mostra as principais fontes poluidoras e seus

respectivos poluentes. (AZUAGA, 2000)

Tabela 3: Principais fontes de poluio atmosfrica e principais poluentes

Fontes Poluentes

Fontes Estacionrias

Combusto

Material particulado, dixido de enxofre e trixido de enxofre, monxido de carbono, dixido de carbono, hidrocarbonetos e xidos de nitrognio.

Processo Industrial

Material Particulado (fumos, poeiras, nvoas), Gases: SO2, SO3, HCl, Hidrocarbonetos, mercaptans, HF, H2S, NOx

Queima de Resduos Slidos

Material particulado Gases: SO2,SO3, HCl, , NOx

Outros Hidrocarbonetos, material particulado.

Fontes Mveis

Veculos automotores, avies, motocicletas, barcos, locomotivas, etc.

Material Particulado, monxido de carbono, dixido de carbono, xidos de enxofre xidos de nitrognios, hidrocarbonetos, aldedos, cidos orgnicos.

Fontes Naturais Vulces, aerossis marinhos, liberao de hidrocarbonetos por plantas, etc.

Material particulado: poeiras Gases: SO2, H2S, CO, NO, NO2, Hidrocarbonetos.

Reaes Qumicas na Atmosfera

EX: HC + NOx (luz solar) Poluentes secundrios: O3, aldedos, cidos orgnicos, nitratos orgnicos, aerossol fotoqumico, etc.

Fonte: CETESB, 1998.

2.2.2 Principais Poluentes Atmosfricos Associados Emisso Veicular Avaliados pelos rgos Ambientais.

A interao entre as fontes de poluio e a atmosfera vai definir o nvel

de qualidade do ar, que determina por sua vez o surgimento de efeitos

adversos da poluio do ar sobre os receptores.

A medio sistemtica da qualidade do ar restrita a um nmero de

poluentes, definidos em funo de sua importncia e dos recursos disponveis

para seu acompanhamento.

12

Os poluentes que servem como indicadores de qualidade do ar,

adotados universalmente e que foram escolhidos em razo da frequncia de

ocorrncia e de seus efeitos adversos, so descritos a seguir: (CETESB,

2010b)

Dixido de Enxofre (SO2)

O SO2 um gs estvel, incolor, extremamente solvel em gua, no

inflamvel, proveniente da combusto de enxofre presente em combustveis

fsseis, que so utilizados em processos de queima de leo combustvel,

refinarias de petrleo, veculos a diesel e a gasolina, indstria de papel e

celulose.

Na atmosfera, o SO2 pode ser convertido em SO3 (trixido de enxofre).

O SOx (SO2 e SO3) reage com o oxignio e a umidade do ar para formar cido

sulfuroso (H2SO3) e cido sulfrico (H2SO4), que podem ser transportados por

ventos muitas centenas de quilmetros antes de cair na terra em forma de

chuva cida. Sulfatos tambm podem ser produzidos atravs da reao destes

compostos de enxofre com metais presentes em materiais particulados.

(ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Monxido de Carbono (CO)

O CO um gs incolor e inodoro, ligeiramente mais denso que o ar, e

resulta da queima incompleta de combustveis base de carbono em veculos

motorizados (combustveis fsseis e biomassa). Tempo de residncia e

turbulncia na cmara de combusto, temperatura da chama e excesso de

oxignio afeta a formao de CO. A converso de CO em CO2 na atmosfera

lenta, leva de dois a cinco meses. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Hidrocarbonetos (HC);

Os compostos hidrocarbonetos (HC) so gases e vapores constitudos

de carbono e hidrognio, provenientes da combusto incompleta de veculos

automotores e evaporao de combustveis e produtos volteis, como o COV.

Grande parte dos HC no so diretamente prejudiciais sade, porm so

precursores do oznio troposfrico, que apresentam riscos sade e ao meio

13

ambiente, exceto o metano (CH4), que no participa na formao de poluentes

secundrios. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Os hidrocarbonetos gasosos esto presentes no ar urbano como

resultado da evaporao de solventes, combustveis lquidos e outros

compostos orgnicos. Coletivamente, as substncias, incluindo

hidrocarbonetos e seus derivados, que se vaporizam facilmente, so chamadas

de compostos orgnicos volteis (BAIRD, 2002). Neste trabalho estudaremos o

COV etileno como precursor do oznio.

As emisses de HC resultante de veculos movidos a gasolina se

originam no sistema de escape, crter e evaporao nas linhas de combustvel,

tanque e carburador. Os veculos automotores emitem tambm HC txicos,

incluindo benzeno, que cancergeno e mutagnico, 1,3-butadieno, aldedos e

hidrocarbonetos aromticos policclicos (PAH). O benzeno um HC aromtico

presente na gasolina, e 85 a 90 por cento de suas emisses so provenientes

do escapamento, e o restante vem diretamente de evaporao da gasolina e

atravs de perdas na distribuio. O benzeno proveniente do escapamento tem

origem tanto na presena desse composto na gasolina quanto na combusto

parcial de outros HC aromticos presentes na gasolina, como tolueno e xileno

(ONURSAL e GAUTAM, 1997)

xidos de Nitrognio.

Os xidos de nitrognio incluem o xido ntrico (NO), dixido de

nitrognio (NO2), xido nitroso (N2O), trixido de dinitrognio (N2O3) e

pentxido de nitrognio (N2O5). Os xidos de nitrognio so produzidos por

fenmenos naturais, tais como relmpagos, erupes vulcnicas e ao de

bactrias no solo, e por fontes antropognicas, como a queima de combustveis

nos motores de combusto interna, centrais trmicas, instalaes industrial e

incineradores. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

A formao do NO em processos de combusto realizado a altas

temperaturas de chama e com excesso de ar. Em temperaturas superiores a

1.100C ocorre a dissociao do oxignio molecular, que muito estvel, em

oxignio atmico, que bastante reativo e que ataca o nitrognio molecular. O

NO formado na regio de ps-chama (depois de ocorrer a oxidao completa

do combustvel), por ser uma reao mais lenta do que o processo de

14

combusto, e a sua formao extremamente dependente da temperatura,

sendo este fator mais importante do que o das concentraes de O2 e N2.

(HAYHURST e VINCE, 1980)

O termo NOx utilizado em nosso estudo para se referir ao NO e NO2,

que so os principais xidos emitidos pelos veculos. Cerca de 90% dessas

emisses so na forma de NO. O NO2 formado pelo contato do NO com o

oxignio do ar, que reage rapidamente formando dixido de nitrognio, que tem

cor marrom-avermelhado e odor pungente1. Na atmosfera, ele pode ser

envolvido em uma srie de reaes, na presena de radiao ultravioleta, que

produz smog fotoqumico reduzindo a visibilidade. Ele tambm pode reagir com

a umidade do ar para formar aerossis de cido ntrico (HNO3). Na baixa

atmosfera (troposfera), NO2 forma o oznio pela reao com COV (etileno).

(ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Oxidantes Fotoqumicos, como Oznio (O3)

A reao entre os xidos de nitrognio, oxignio e os compostos

orgnicos volteis (COV), que so liberados na queima incompleta e na

evaporao de combustveis e solventes na presena de luz solar, forma os

poluentes secundrios ou Oxidantes Fotoqumicos, sendo o principal deles o

oznio troposfrico. (CETESB, 2010b)

O oznio um gs incolor encontrado tanto na estratosfera quanto na

troposfera. Na estratosfera, ele gerado pela fotlise (dissociao de

molculas orgnicas complexas por efeito da radiao eletromagntica) e

protege a Terra dos raios ultravioleta.

O oznio troposfrico um dos principais constituintes do smog nas

reas urbanas, e veculos a motor so a principal fonte antropognicas de

emisso de seus precursores. As reaes que formam o oznio troposfrico

tambm produzem pequenas quantidades de outros compostos orgnicos e

inorgnicos, como peroxiacetilnitrato (PAN) e cido ntrico (HNO3).

Concentraes de oznio ao nvel do solo dependem da concentrao absoluta

e relativa de seus precursores e da intensidade da radiao solar, que

apresenta variaes diurnas e sazonais. Inverses trmicas aumentam as

1Penetrante; custico, amargo.

15

concentraes de oznio ao nvel do solo, gerando problemas ambientais e

danos sade. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

2.3 - Efeitos das Emisses Atmosfricas sobre o Meio Ambiente

2.3.1 - Efeito Estufa

O efeito estufa pode ser divido em dois: o natural e o antrpico.

O efeito estufa natural ocorre devido s concentraes de gases do

efeito estufa na atmosfera antes do aparecimento do homem (CO2, N2O e

CH4).

A energia solar de comprimentos de onda muito curtos (entre 0,40 m e

0,75 m) ultrapassa a atmosfera terrestre sem interao com os gases

presentes nesta camada (N2, O2 e Ar). Ao atingir a superfcie terrestre, a

energia absorvida pela Terra e reemitida para a atmosfera com um

comprimento de onda mais longo (entre 4 m e 50 m (radiao infravermelho)

Figura 2). (BAIRD, 2002)

Figura 2: Espectro de Emisso do Sol e da Terra

Fonte: http://www.learner.org/courses/envsci/visual/visual.php?shortname=elec tromagnetic_spectrum (Acessada em 18-02-2011)

Comprimento de Onda () m

Flu

xo

Ra

dia

tiv

o (W

/m2/

m)

Sol

Terra

16

As molculas de gases do efeito estufa, presentes nesta camada,

absorvem essa radiao e a reemitem de forma aleatria. Uma parte dessa

radiao retorna superfcie na forma de calor e consequentemente provoca

aquecimento adicional da superfcie e do ar (Figura 3), e outra parte retorna ao

espao. Essa interao permite que a temperatura mdia da atmosfera

terrestre seja de 15 C. Caso no houvesse esses gases na atmosfera, a

temperatura mdia da Terra seria 33 C menor, ou seja -18 C, o que

inviabilizaria a vida atualmente existente. (BAIRD, 2002)

Figura 3: Efeito Estufa

Fonte: http:// Fonte: http://www.cidadeverde.com/alcide/alcide_txt. php?id=21088(Acessada em 17-02-2011)

O dixido de carbono (CO2) o gs de efeito estufa antrpico mais

importante, seguido pelo metano (CH4) e xido nitroso (N2O). As concentraes

atmosfricas globais desses gases aumentaram de um valor pr-industrial de:

CO2 cerca de 280 ppm para 379 ppm, o CH4 de 715 ppb para 1774 ppb e o

N2O de 270 ppb para 321 ppb. Esses valores so com relao ao ano de 2005.

(IPCC, 2007)

Essas concentraes aumentaram em consequncia das atividades

humanas desde a Revoluo Industrial (1750) e agora ultrapassam

17

consideravelmente os valores pr-industriais. O aumento global das

concentraes desses gases se deve, no caso do CO2, principalmente ao uso

de combustveis fsseis; o do CH4, a agricultura e tambm o uso de

combustveis fsseis, enquanto o de N2O tem como principal causa a

agricultura. (IPCC, 2007)

Esse aumento contnuo de gases na atmosfera trouxe como

consequncia uma maior interao com a radiao infravermelha emitida pela

Terra, e consequentemente o aumento da temperatura do ar atmosfrico. Esse

aumento o que se denomina de Aquecimento Global, que tem reflexos nas

mudanas climticas, tais como distribuio irregular das chuvas, aumento ou

diminuio de temperaturas da atmosfera, elevao do nvel do mar, entre

outros.

2.3.2 Inverso Trmica

Normalmente, o ar prximo superfcie do solo est em constante

movimento vertical, devido s correntes de conveco. A radiao solar aquece

a superfcie do solo e este, por sua vez, aquece o ar que o circunda; este ar

quente menos denso que o ar frio, desse modo, o mesmo sobe (movimento

vertical ascendente) e o ar frio, mais denso, desce (movimento vertical

descendente). O ar frio, ao tocar a superfcie do solo, recebe calor do mesmo,

esquenta, fica menos denso, ento sobe, dando lugar a um novo movimento

descendente de ar frio, e o ciclo se repete. Ento, tem se ar quente numa

camada prxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar ainda

mais frio em camadas mais altas, que esto em constantes trocas por

correntes de conveco, como mostra o esquema da Figura 4. Essa situao

normal do ar colabora com a disperso da poluio local. (TORRES e

MARTINS, 2005)

A inverso trmica altera a forma como essas camadas de ar

atmosfrico esto dispostas. Geralmente no inverno, pode ocorrer um rpido

resfriamento do solo ou um rpido aquecimento das camadas atmosfricas

superiores. Quando isso ocorre, o ar quente fica por cima da camada de ar frio,

passando a funcionar como um bloqueio, no permitindo os movimentos

verticais de conveco.

18

Figura 4: Inverso Trmica

Fonte http://blogooba.blogspot.com/ (acessada em 07-01-2012)

O ar frio prximo ao solo no sobe, porque o mais denso, e o ar

quente que est por cima no desce, porque o menos denso. Acontecendo

isso, as fumaas e os gases produzidos pelas chamins e pelos veculos no

se dispersam pelas correntes verticais.A cidade fica envolta numa neblina e

consequentemente a concentrao de substncias txicas aumenta muito. O

fenmeno comum no inverno de cidades como So Paulo e Rio de Janeiro,

como mostra a Figura 5. Sendo altamente prejudicial sade. (TORRES e

MARTINS, 2005)

Figura 5: Inverso Trmica na cidade do Rio de Janeiro, vista da praia da Boa Viagem, em Niteri

Fonte: http://oglobo.globo.com/fotos/2009/05/06/default.asp?p=3 (acessada em 14-02-2011)

19

2.3.3 Chuva cida

Este termo genrico abrange vrios fenmenos, como a neblina cida e

a neve cida, todos relacionados a precipitaes substanciais de cido.

(BAIRD, 2002)

A chuva cida, no sentido mais amplo, pode ser traduzida como uma

devoluo da poluio que o homem cria sobre a superfcie terrestre. Em longo

prazo, seus efeitos constituem um importante indicador das condies de

degradao do meio ambiente e est, portanto, ligada qualidade do ar sobre

as reas fortemente urbanizadas. Na Figura 6 temos um esquema de como

ocorre a formao da chuva cida. (JESUS, 1996)

Figura 6: Formao da Chuva cida

Fonte: http://verdefato.blogspot.com/2009/04/mudanca-licenciamento-termeletrica.html (acessada em 14-03-2011)

As gotas de gua das chuvas vm misturadas com gua oxigenada e

cidos sulfrico, ntrico, actico, e frmico, alm do sulfato e nitrato de amnia

(essas reaes podem ser observadas na Tabela 4). Portanto, esse tipo de

precipitao pluviomtrica resultante da produo e emisses de gases,

como dixido de enxofre e xidos de nitrognio, que so lanados na baixa

atmosfera pelas aes antrpicas e sofrem as reaes mais variadas em

contato com a gua. O cido que cai das nuvens sobre qualquer regio do

20

planeta responsvel pela destruio de metais, dos monumentos pblicos,

mortes de plantas e tambm afeta a sade humana (JESUS, 1996)

Tabela 4: Reaes da chuva cida na atmosfera

xidos de Enxofre xidos de Nitrognio

S + O2 ----------> SO2 N2 + O2 ----------> 2NO SO2 + H2O ----------> H2SO3 2NO + O2 ----------> 2NO2

H2SO3 + O2 ----------> H2SO4 2NO2 + H2O ----------> HNO2 + HNO3

2SO2 + O2 ----------> 2SO3 HNO2 + NH3 ----------> NH4NO2 SO3 + H2O ----------> H2SO4 HNO3 + NH3 ----------> NH4NO3

H2SO4 + 2NH3 ----------> (NH4)2SO4 2HNO2 + CaCO3 ----------> Ca(NO2)2 + H2O + CO2

H2SO4 + CaCO3 ----------> CaSO4 + H2O + CO2 2HNO3 + CaCO3 ----------> Ca(NO3)2 + H2O + CO2

Fonte: (COOPER JR., DEMO e AL, 1976)

Dos cidos, citados os mais importantes e mais participativos na chuva

cida so o cido sulfrico (H2SO4) e o cido ntrico (HNO3). A chuva cida

precipita-se segundo a direo do vento em um local distante da fonte dos

poluentes primrios que so: dixido de enxofre (SO2) e xidos de nitrognio

(NOx). Os cidos so gerados durante o transporte de massa de ar que contm

os poluentes. Sendo assim, a chuva cida um problema de poluio que no

respeita fronteiras nacionais, em razo do deslocamento de longa distncia que

sofrem com frequncia os poluentes atmosfricos. A Figura 7 mostra o dano

que a chuva cida causa aos materiais. (BAIRD, 2002)

Figura 7: Danos em esculturas causados pela Chuva cida

Fonte: http://amanatureza.com/conteudo/artigos/chuva-acida (acessada em 14-03-2011)

21

2.3.4 "Smog" Fotoqumico

A palavra "smog" vem da contrao das palavras inglesas "smoke",

fumaa e "fog", neblina. a mistura de nvoa (gotculas de vapor dgua) com

partculas de fumaa, formado quando o grau de umidade na atmosfera

elevado e o ar est praticamente parado. (EPA, 2011)

O smog fotoqumico um dos exemplos de poluio mais conhecido,

que ocorre em muitas cidades do mundo. Ele apresenta com frequncia um

odor desagradvel devido a alguns de seus componentes; possui tonalidade

amarela-amarronzada que se deve presena no ar de pequenas gotas de

gua com produtos derivados de reaes qumicas entre os poluentes. Os

reagentes originais que produzem o smog (xido ntrico e o etileno) so

provenientes da queima incompleta dos motores de combusto interna, que

poluem mais o ar do que qualquer outra atividade humana. Como resultados

dessas reaes tm-se os principais oxidantes fotoqumicos que so: o oznio

troposfrico, o cido ntrico e uma srie de compostos orgnicos. A Figura 8

mostra um exemplo de smog fotoqumico na cidade de So Paulo. (BAIRD,

2002)

Figura 8: Smog Fotoqumico na cidade de So Paulo

Fontes: http://www.flickr.com/photos/thomashobbs/96375769/in/photostream/ e http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=141928 (acessadas em 14-

03-2011)

Dentre os poluentes secundrios citados acima, o mais importante e

encontrado em maior quantidade o oznio (O3) troposfrico, que um

constituinte indesejvel do ar presente em concentraes apreciveis a baixas

22

altitudes, e o maior responsvel pelo smog. produzido como resultado das

reaes entre poluentes induzidas pela luz. O smog fotoqumico , s vezes,

caracterizado como uma camada de oznio no lugar errado, fazendo uma

comparao ao oznio estratosfrico, que protege a Terra dos raios

ultravioletas. O processo de formao do smog abrange centenas de reaes

diferentes, envolvendo um nmero indeterminado de substncias qumicas,

que ocorrem simultaneamente; de fato, as atmosferas urbanas tm sido

definidas como reatores qumicos gigantescos. (BAIRD, 2002)

A reao acima mostra a formao do smog, em que os COVs mais

reativos no ar urbano so os hidrocarbonetos que contm uma ligao dupla,

C=C, dado que eles podem adicionar-se aos radicais livres. Os radicais so

estruturas com valncias livres (eltrons livres), ou seja, contm nmero mpar

de eltrons em sua ltima camada eletrnica. Este desemparelhamento de

eltrons da ltima camada confere alta reatividade a esses tomos ou

molculas. Essas reaes so estimuladas pela luz solar e pela temperatura,

de modo que picos de concentrao de O3 ocorrem durante os dias quentes e

ensolarados. (BAIRD, 2002), (FERREIRA e MATSUBARA, 1997)

Em virtude de poluentes primrios e secundrios serem transportados a

longas distncias pelas correntes de ar, muitas reas que produzem apenas

emisses espordicas encontram-se sujeitas a casos regulares de alto nvel de

oznio troposfrico e a outros oxidantes do smog. (BAIRD, 2002)

2.4 - Efeitos das Emisses Atmosfricas sobre a Sade Humana.

A poluio do ar tem sido, desde a primeira metade do sculo XX, um

grave problema nos centros urbanos industrializados, com a presena cada vez

maior dos automveis que vieram a somar com as indstrias como fontes

poluidoras. As principais fontes poluidoras, que so os veculos automotivos e

as indstrias, esto presentes em todos os grandes centros urbanos (BRAGA,

PEREIRA e SALDIVA, 2000)

O primeiro episdio de poluio ocorreu em 1930, no vale de Meuse,

Blgica, entre as cidades de Huy e Lige, uma regio com grande

23

concentrao de indstrias (siderrgicas, metalrgicas, centrais de produo

de energia eltrica e suas minas de carvo, indstrias de cermica e vidro que

utilizavam fornos a carvo, indstrias de cimento, indstrias de transformao

qumica de minerais, carvoaria, fbrica de plvora, fbrica de cido sulfrico e

uma fbrica de adubos), distribudas em uma faixa de aproximadamente vinte

quilmetros de comprimento. Nos cinco primeiros dias do ms de dezembro,

condies meteorolgicas desfavorveis, como a ausncia de ventos impediu a

disperso dos poluentes, que permaneceram estacionados sobre a regio.

Imediatamente foi registrado um aumento do nmero de doenas respiratrias

e um excesso de mortes (60 mortes) at dois dias aps o incio do episdio.

(BRAGA, PEREIRA e SALDIVA, 2000)

Aps este ocorreram os desastres de Donora, na Pensilvnia, em 1948,

com 20 mortes, e de Londres, em 1952, que teve um aumento de 4000 mortes

em relao mdia de bitos em perodos semelhantes. (BRAGA, PEREIRA e

SALDIVA, 2000)

Esses desastres e outros de menor impacto fizeram como que os

governos comeassem a se preocupar com a qualidade do ar e fizessem

investimentos em estudos sobre o impacto da poluio atmosfrica. Os pases

desenvolvidos criaram rgos ambientais para estabelecerem normas e

padres sobre a poluio do ar e a sade, desenvolvendo medidas para

monitoramento e controle dos principais poluentes do ar.

Os poluentes emitidos pelos veculos a motor tm uma srie de efeitos

adversos na sade humana. A inalao a principal via de exposio aos

poluentes atmosfricos provenientes de emisses veiculares. Exposio por

inalao afeta diretamente o sistema respiratrio, nervoso e cardiovascular dos

seres humanos, resultando no comprometimento da funo pulmonar, doena

e at morte. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

A convivncia dos seres vivos, em especial a do homem, com a poluio

do ar tem trazido consequncias srias para a sade. Os efeitos dessa

exposio tm sido marcantes e plurais quanto abrangncia. Em pases

desenvolvidos e em desenvolvimento, crianas, adultos e idosos, previamente

doentes ou no, sofreram e ainda sofrem seus malefcios.

Estudos observacionais tm procurado mostrar, com resultados cada

vez mais significativos, efeitos de morbidade (taxa de portadores de

24

determinada doena em relao populao total estudada) e mortalidade

associados aos poluentes do ar. No entanto, para se avaliar a plausibilidade

biolgica destes achados, tem sido necessria a realizao de estudos de

interveno e experimentais. (BRAGA, PEREIRA e SALDIVA, 2000)

Estudos mostraram que podemos encontrar efeitos graves sobre a

sade, mesmo quando os poluentes se encontram dentro dos padres de

segurana. Estudos realizados em diversos centros urbanos mostram que:

as concentraes de poluentes atmosfricos encontradas em grandes

cidades acarretam afeces agudas e crnicas no trato respiratrio, mesmo em

concentraes abaixo do padro de qualidade do ar. A maior incidncia de

patologias, tais como asma e bronquite, est associada com as variaes das

concentraes de vrios poluentes atmosfricos;

a mortalidade por patologias do sistema respiratrio apresenta uma forte

associao com a poluio atmosfrica ;

as populaes mais vulnerveis so as crianas, idosos e aquelas que

apresentam doenas respiratrias;

sinais, cada vez mais evidentes, mostram ser os padres de qualidade

do ar inadequados para a proteo da populao mais susceptvel poluio

atmosfrica. Vrios estudos demonstraram a ocorrncia de efeitos mrbidos

em concentraes abaixo dos padres de qualidade do ar;

estudos experimentais e toxicolgicos tm dado sustentao aos

resultados encontrados em estudos epidemiolgicos. (BRAGA, PEREIRA e

SALDIVA, 2000)

2.4.1 Consequncia dos Poluentes Atmosfricos na Sade

Monxido de Carbono (CO)

O CO um gs que possui uma afinidade cerca de 210 vezes maior

com a hemoglobina (Hb) quando comparado com o oxignio. Quando o CO

entra na circulao sangunea, ele se junta com a Hb formando a

carboxihemoglobina (COHb) e diminuindo assim a capacidade de oxigenao

dos tecidos pelo sangue. Pode provocar tonturas, dor de cabea, sono,

reduo de reflexos, irritao nos olhos, reduo da capacidade de trabalho,

reduo de destreza manual e dificuldade em realizar tarefas complexas,

25

chegando a casos extremos. Dependendo do tempo de exposio e

concentrao, resulta em morte. (ONURSAL e GAUTAM, 1997), (AZUAGA,

2000)

A ameaa sade devido exposio ao CO mais sria para aqueles

indivduos que j sofrem de doenas cardiovasculares e mulheres grvidas,

cujas crianas nascem abaixo do peso e tm o desenvolvimento retardado no

ps-natal. (AZUAGA, 2000)

Uma exposio a concentraes de 45 mg/m3 de CO por mais de duas

horas afeta negativamente a capacidade de uma pessoa para tomar decises.

Duas a quatro horas de exposio a 200 mg/m3 aumenta o nvel de COHb no

sangue de 10 a 30 por cento e aumenta a possibilidade de dores de cabea.

Exposio a 1000 mg/m3 de CO aumenta o nvel de COHb no sangue em mais

de 30 por cento e causa um rpido aumento na taxa de pulso levando ao coma

e convulses. Uma a duas horas de exposio em 1830 mg/m3 resulta em 40

por cento COHb no sangue, o que pode causar a morte. (ONURSAL e

GAUTAM, 1997)

Dixido de Nitrognio (NO2)

um gs altamente txico e irritante, que absorvido pela mucosa do

trato respiratrio. Quando em contato com o organismo, aumenta

sensivelmente a susceptibilidade do organismo contaminao por bactrias e

vrus, podendo provocar irritao, infeco respiratria, constrio (diminuio

do calibre) das vias respiratrias com piora da funo pulmonar, diminuio da

resistncia orgnica e participao no desenvolvimento de enfisema pulmonar.

(AZUAGA, 2000), (ONURSAL e GAUTAM, 1997),

A exposio em curto prazo do NO2 tem sido associada a uma ampla

gama de doenas do sistema respiratrio inferior em crianas (tosse, coriza e

dor de garganta so os mais comuns), bem como aumento da sensibilidade

poeira urbana e plen. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Os efeitos na sade dos profissionais expostos ao NO2 so: inflamao

da mucosa da rvore traqueobrnquica a broncopneumonia, bronquite e

edema pulmonar agudo. cido ntrico e nitroso ou seus sais esto presentes no

sangue e na urina aps a exposio ao NO2. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

26

Pessoas predispostas, por causa da idade, da hereditariedade ou que j

sofram de doenas respiratrias so mais sensveis s exposies de NO2.

Alm de irritar as mucosas, provoca uma espcie de enfisema pulmonar, pois o

NO2 pode se transformar em nitrosaminas (composto qumico cancergeno)

nos pulmes. O NO2, devido sua baixa solubilidade, capaz de penetrar

profundamente no sistema respiratrio. (AZUAGA, 2000)

Dixido de Enxofre (SO2)

um gs irritante que absorvido no nariz e na superfcie aquosa do

trato respiratrio superior e pode provocar tosse, sensao de falta de ar,

respirao ofegante, rinofaringites, diminuio da resistncia orgnica s

infeces, bronquite crnica e enfisema pulmonar. Est associado com o

aumento do risco de mortalidade, e exposies prolongadas a baixas

concentraes de SO2 tm sido associadas ao aumento de morbidade

cardiovascular em pessoas idosas. A exposio a altas concentraes de SO2

agrava as doenas respiratrias e cardiovasculares preexistentes. Estudos

epidemiolgicos e clnicos mostram que certas pessoas so mais sensveis ao

SO2 que outras. (AZUAGA, 2000), (ONURSAL e GAUTAM, 1997),

Algumas das emisses de SO2 a partir de fontes mveis ou fixas so

transformadas na atmosfera em aerossis de sulfato, que tambm esto

associados mortalidade e morbidade. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

A Organizao Mundial da Sade (OMS) determinou que os efeitos de

24 horas da exposio humana ao SO2 incluem mortalidade em ambientes com

concentraes acima de 500 g/m3, e a morbidade respiratria aguda

aumentou em ambientes com concentraes acima de 250 g/m3. Exposio

anual de SO2 provoca aumento de sintomas respiratrios ou doena em

ambientes com concentraes superiores a 100 g/m3. Estudos mostram,

entretanto, que os efeitos adversos de SO2 foram observados em baixas

concentraes. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)

Oznio (O3)

Os efeitos mais comuns da exposio do ser humano ao oznio so

irritaes nos olhos e vias respiratrias bem como o agravamento de doenas

27

respiratrias preexistentes, como a asma. Doenas e reaes alrgicas tais

como rinite, otite, amidalite, sinusite, bronquite e pneumonia podem ser

causadas pela presena de uma maior concentrao de oznio. Sabe-se

tambm que a exposio repetida ao oznio pode tornar as pessoas mais

suscetveis a infeces respiratrias e inflamao nos pulmes. Com a

inalao do oznio, os clios das vias areas, que removem as impurezas, so

os primeiros a serem destitudos. Ento, a capacidade da pessoa se defender

dos microrganismos cai, propiciando o aparecimento das enfermidades.

Mesmo adultos e crianas saudveis esto sujeitos aos efeitos danosos

causados pelo oznio se expostos a nveis elevados durante a prtica de

exerccios fsicos. (CRUZ e ANTUNES, 2005), (EBI e MCGREGOR, 2008)

28

CAPTULO 3

3.1 Funcionamento de uma Motocicleta

A histria da motocicleta comea com a inveno da bicicleta, que em

1790 tem o seu primeiro prottipo. Em 1885, Daimler cria a primeira

motocicleta, a Einspur, em 1894 na Alemanha surge a primeira fbrica. Em

1910 j existiam 394 empresas do ramo no mundo. No Brasil, a motocicleta

chega no incio do sculo XX, e em 1951 tem-se a primeira motocicleta

produzida em territrio nacional. (MACIEIRA, 2009)

O princpio de funcionamento de uma motocicleta consiste em

transformar energia qumica de substncias combustveis, como a gasolina, em

movimento atravs de um motor, que nesse caso um motor de combusto

interna.

Esses motores provocam uma rpida combusto e utilizam a energia

liberada nesse processo, direcionando-a at um eixo propulsor, para gerar

movimento. (RIBARIC, 2001)

Os motores de motocicletas podem ser divididos em motores de 2

tempos e motores de 4 tempos. A Figura 9 mostra os componentes bsicos

desses motores.

Figura 9: Componentes bsicos dos motores

29

3.2.1 Motor de 2 Tempos

Os motores de 2 tempos se caracterizam por apresentar um tempo de

trabalho em cada volta do virabrequim. O ciclo completado em uma volta do

virabrequim ou em 2 cursos do mbolo, de onde vem a denominao de 2

tempos. Esse tipo de motor j foi muito utilizado em motocicletas, devido

simplicidade de sua estrutura, baixo custo e com um bom desempenho. Porm,

hoje em dia, ele no esta sendo mais utilizado com essa finalidade, pois ele

altamente poluente, possui problemas com lubrificao, baixo rendimento

trmico e escape de combustvel no queimado. (RIBARIC, 2001)

O motor de dois tempos recebe esse nome porque o processo de

combusto ocorre em duas etapas que so: admisso/compresso e

escape/exausto.

Primeiro Tempo: Admitindo que o motor j esteja em funcionamento, o

pisto sobe comprimindo a mistura (combustvel + ar) no cilindro e ao mesmo

tempo a janela de admisso, que fica abaixo do pisto, se abre, liberando a

mistura para dentro do crter. Aproximando-se do ponto morto alto, acontece a

ignio (devido centelha produzida pela vela) e a combusto da mistura.

Segundo Tempo: Nesse tempo, os gases da combusto se expandem,

fazendo o pisto descer, comprimindo a mistura no crter. Aproximando-se do

ponto morto inferior, o pisto abre a janela de exausto, permitindo a sada dos

gases queimados, e comprime a mistura no crter, fazendo com que essa suba

para cmara de combusto, e assim vai se repetindo ciclo aps ciclo.

O alto poder de poluio desse tipo de motor se deve ao seu sistema de

lubrificao. A utilizao do crter como receptor de combustvel impede que

ele seja utilizado como reservatrio de leo lubrificante, ento a lubrificao

acontece misturando leo com o combustvel. Parte deste leo acaba sendo

queimado na combusto, liberando uma fumaa branca, que caracterstica

dos motores 2 tempo.

30

Figura 10: Ilustrao do funcionamento de um motor 2 tempos

Fonte: http://www.motosblog.com.br/2010/09/29/comportamento-dos-motores-parte-2-tipos-de-ciclo/ (acessada em 02-03-2011)

3.2.2 Motor de 4 Tempos

Nesse tipo de motor, o ciclo mecnico completado em duas voltas do

virabrequim ou em quatros cursos do mbolo, de onde vem a denominao de

quatro tempos. Os motores de 4 tempos so extremamente mais complexos

quando comparados com os de 2 tempos. A lubrificao ocorre atravs de uma

bomba de leo, onde o leo lubrificante reutilizado a cada curso do pisto;

possui menor nmero de rotaes, reduzindo o consumo; possui tambm baixa

taxa de poluio, maior rendimento e uma faixa de durabilidade bastante alta.

Devidos a esses motivos so os mais utilizados atualmente. (RIBARIC, 2001)

O motor de 4 tempos recebe este nome porque o processo de

combusto ocorre em 4 etapas, que so: admisso, compresso, exploso e

escape.

Primeiro Tempo (admisso): medida que o pisto se move do PMS

(Ponto Morto Superior), ou seja, a posio mais elevada de seu curso, para o

PMI (Ponto Morto Inferior), ou posio mais baixa de seu curso, a vlvula de

admisso se abre e a mistura de ar e combustvel vaporizada para dentro da

cmara de combusto por aspirao (produzida pela descida do pisto). O

31

Virabrequim efetua meia volta durante esse tempo. Nesta etapa o enquanto

volume do gs aumenta, a presso fica praticamente constante, ocorrendo uma

transformao isobrica como pode ser observado no trecho (A -> B) da Figura

11.

Figura 11: Ciclo termodinmico de um motor a quatro tempos

Segundo Tempo (compresso): A seguir, a vlvula de admisso se

fecha. medida que o pisto se desloca para o PMS, a mistura ar/combustvel

comprimida. O Virabrequim realiza outra meia-volta, executando a primeira

volta completa (360). Nesta etapa enquanto o volume diminui, a presso e a

temperatura aumentam. Como o processo muito rpido, no h trocas de

calor com o ambiente, ocorrendo uma transformao adiabtica no trecho (B ->

C) como pode ser observado na Figura 11.

Terceiro Tempo (combusto): Pouco antes de o pisto atingir o PMS,

o sistema de ignio transmite corrente eltrica vela, produzindo uma fasca

entre os eletrodos dela, no exato momento em que o pisto completa seu curso

ao PMS. Exatamente pela combinao da compresso da mistura e da fasca

produzida, ocorre uma exploso dentro da cmara, que produz energia e

gases. A energia produzida pelo processo empurra (na forma de expanso dos

32

gases) o pisto para baixo at o PMI. O Virabrequim efetua outra meia volta

(540). Nesta etapa o volume do gs fica praticamente constante, e ocorre um

grande aumento da temperatura e da presso (transformao isomtrica trecho

C -> D); enquanto o volume aumenta, a presso e a temperatura diminuem

(transformao adiabtica D -> E) como mostra a Figura 11.

Quarto Tempo (escape): Depois da queima da mistura e da expanso

dos gases, a vlvula de escape se abre. Os gases formados durante o

processo so expulsos para fora do cilindro pelo movimento do pisto do PMI

para o PMS. O Virabrequim efetua outra meia volta, completando 720 desde o

incio do processo. Nesta etapa o volume permanece o mesmo e a presso

diminui (transformao isomtrica no trecho E -> B); enquanto o volume diminui

a presso fica praticamente constante (transformao isobrica no trecho B -

>A) como pode ser observado na Figura 11.

Figura 12: Ilustrao do funcionamento de um motor 4 tempos

Fonte: http://www.mecanica.ufrgs.br/mmotor/otto.htm (acessada em 02-03-2011)

3.2.3 Combustvel

Combustveis so toda e qualquer substncia que reage com o oxignio

produzindo calor. Eles geralmente so compostos por carbono, hidrognio,

enxofre, nitrognio, oxignio, umidade e alguns metais, como sdio, potssio e

alumnio em pequenas propores. Dentre eles, destacam-se o carbono e o

33

hidrognio, que so os elementos que liberam calor durante a sua queima.

(GARCIA, 2002)

As motocicletas utilizam a gasolina para realizar a combusto, e assim

gerar movimento. A gasolina o combustvel mais consumido em todo o

mundo, importante derivado do petrleo e um combustvel no renovvel

constitudo primordialmente por hidrocarbonetos leves, que contm de 4 a 12

carbonos. Sua faixa de destilao varia de 30oC a 220oC presso

atmosfrica. (CPS, 2001)

A combusto uma reao qumica bastante rpida, caracterizada como

uma reao exotrmica por liberar uma grande quantidade de calor oriunda da

energia qumica do combustvel utilizado, com a produo de luz e

desprendimento de gases de exausto, dentre os quais se destacam o dixido

e o monxido de carbono, gua, particulados e xidos de nitrognio. (GARCIA,

2002)

Para analisar a reao de combusto da gasolina, podemos com

algumas aproximaes, representar sua frmula molecular como C8H17.

Supondo que o ar seja composto por 21% de O2 e 79% de N2, a reao de

combusto completa da gasolina pode ser descrita pela reao:

Isso considerando que a queima seja completa, porm na realidade o

que ocorre uma queima incompleta do combustvel, fazendo com que outros

poluentes sejam liberados aps a combusto. (MILHOR, 2002)

A combusto uma reao de uma substncia combustvel (gasolina)

com o oxignio (O2) (comburente) presente na atmosfera, com liberao de

energia. Essa combusto pode ser completa ou incompleta. (USP, 2011)

A combusto completa de qualquer combustvel orgnico (que possui

tomos de carbono) leva formao de dixido de carbono (CO2) e gua

(H2O). A falta de oxignio durante a combusto leva chamada combusto

incompleta, que produz monxido de carbono (CO). O CO tem um oxignio a

menos que o CO2, o que caracteriza a deficincia de oxignio, ou a ineficincia

da reao. (USP, 2011)

No motor de uma motocicleta o que temos uma porcentagem maior do

combustvel sofrendo combusto completa e o restante incompleta, que libera

34

alm do CO tambm hidrocarbonetos como o etileno (C2H4), que precursor

do smog fotoqumico. Temos tambm a emisso do dixido de enxofre (SO2),

proveniente da oxidao do enxofre, que uma impureza da gasolina. (USP,

2011)

3.3 Panorama das Motocicletas

At 1960, no existia mercado para motocicletas no Brasil. As

motocicletas no foram economicamente relevantes at os anos 1990, quando

comearam os processos de liberalizao econmica e privatizao. Algumas

motocicletas eram fabricadas no pas e outras eram importadas dos EUA ou do

Japo. Elas eram usadas principalmente pelas pessoas de renda mais alta, por

motivo de lazer. O mercado delas s comeou a aparecer a partir de 1991 e

com grande intensidade depois de 1996, quando passou a ocorrer um grande

aumento na produo e uso de motocicletas no pas. As motocicletas de dois

tempos (altamente poluidoras) foram permitidas e a indstria passou a

desfrutar de benefcios fiscais. (VASCONCELLOS, 2008)

Com o processo de liberalizao econmica que foi iniciado em 1994

com o Plano Real, associado a intensos processos de mudana em escala

global, o Brasil passou a conviver com foras poderosas de

desregulamentao e privatizao que afetaram profundamente o pas e a

forma de distribuio dos seus recursos. Na rea do transporte pblico,

operadores ilegais com veculos inadequados espalharam-se a uma velocidade

extraordinria, ameaando a sobrevivncia do sistema regulado de transporte

pblico. Na rea do trnsito, polticas federais apoiaram a massificao do uso

de uma nova tecnologia, a motocicleta, que passou a ser intensamente

utilizada na entrega de documentos e pequenas mercadorias nas grandes

cidades, principalmente nas mais congestionadas como So Paulo e Rio de

Janeiro (VASCONCELLOS, 2008).

No Brasil a frota circulante de motocicletas passou de 2.792.824 em

1998, para 18.248.813 em Dezembro de 2011, como pode ser observado no

Grfico 1 (ABRACICLO, 2010-b)

35

Grfico 1: Frota circulante de motocicletas no Brasil desde 1998

(ABRACICLO, 2010-b)

Em 1990, o Brasil tinha 20,6 milhes de veculos e apenas 1,5 milhes

de motocicletas. Em 2011 a frota circulante de motocicletas cresceu

aproximadamente 12 vezes com relao ao ano de 1990, enquanto a frota

circulante de veculos cresceu 2 vezes no mesmo perodo.(39.832.919 de

veculos circulando em dezembro de 2011).

O Grfico 2 mostra a evoluo da produo anual de motocicletas no

Brasil desde o seu incio em 1975, que so os primeiros registros.

Grfico 2: Produo de Motocicletas no Brasil de 1975 a 2011

Fonte: (ABRACICLO, 2010-a)

0

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Frota Circulante no Brasil

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

19

75

19

77

19

79

19

81

19

83

19

85

19

87

19

89

19

91

19

93

19

95

19

97

19

99

20

01

20

03

20

05

20

07

20

09

20

11

Produo de motos

36

No Estado do Rio de Janeiro, o nmero de motocicletas aumentou de

219.387 em 2001 para 693.990 em Dezembro de 2011, como pode ser

observado no Grfico 3. E na cidade de Campos dos Goytacazes, onde este

trabalho ser realizado, a frota passou de 10.518 em 2001 para 29.565 em

Dezembro de 2011, como ilustrado no Grfico 4.

Grfico 3: Frota de Motocicletas no Estado do Rio de Janeiro de 2001 a 2011 (DETRAN-RJ, 2012)

Grfico 4: Frota de Motocicletas na cidade de Campos dos Goytacazes de 2001 a 2011 (DETRAN-RJ, 2012)

Alm dos favorecimentos fiscais, o baixo custo de aquisio de uma

motocicleta frente ao automvel a torna acessvel a pessoas de baixa renda.

No Brasil, uma motocicleta nova de 125 cilindradas2 (cc), o modelo mais

2 O termo cilindrada vem de cilindro e originalmente conhecido como o volume de deslocamento do

motor, isto , a capacidade em volume da cmara de um pisto dado em cm3.

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

FROTA 219.387 246.161 270.792 299.280 330.224 369.953 434.153 511.718 565.992 627.346 693.990

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

800.000

Frota do Estado do Rio de Janeiro

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

FROTA 10.518 11.751 12.823 13.759 14.689 16.347 18.869 21.937 24.014 26.747 29.565

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Frota de Campos dos Goytacazes

37

popular, pode ser adquirida por aproximadamente US$ 3 mil e financiada em

at 5 anos. Outra vantagem da motocicleta o seu tamanho diante de

automvel popular, pois sua rea e volume de ocupao so aproximadamente

78% e 83% menores do que o automvel popular que tem dimenses de (3,8 X

1,77 X 1,35)m enquanto a motocicleta popular tem dimenses de (2,00 X 0,75

X 1,05)m. Isso resulta em uma maior liberdade de manobra, maior

permeabilidade no sistema virio e mais flexibilidade para estacionar em

lugares reduzidos. A economia de combustvel, quando comparada a outros

tipos de veculos, tambm torna a motocicleta uma soluo bastante atrativa. O

consumo mdio de uma motocicleta de 0,04 litros de combustvel por

quilmetro percorrido, o que representa uma economia de mais de 3 vezes

quando comparada com o automvel, tornando-a muito mais econmica que

um carro, tanto na manuteno quanto no consumo de combustveis e tributos.

(HOLZ e LINDAU, 2009)

Outra vantagem a poltica de combustveis, que promoveu o

encarecimento do preo do diesel em relao ao preo da gasolina,

estimulando o aumento de viagens por transporte individual. Segundo os dados

do IBGE, o preo do diesel subiu 50% a mais do que o preo da gasolina em

termos reais nos ltimos dez anos, como mostra o Grfico 5, sendo que 85%

dos nibus em circulao no pas so movidos a diesel. E isso gerou nos

ltimos quinze anos um aumento nas tarifas de nibus de cerca de 60% acima

da inflao (IPEA, 2011)

Grfico 5: Evoluo de preos da gasolina e do leo diesel Brasil metropolitano, 1999-2009

38

Nessa linha de estmulo ao transporte individual, podemos citar as

polticas de incentivo produo de motocicletas na Zona Franca de Manaus,

a instalao de fbricas de automveis no Brasil com grandes incentivos

fiscais, alm das polticas anticclicas de reduo tributria para motos

adotadas periodicamente em pocas de crise. (IPEA, 2011)

As polticas pblicas de transporte e trnsito tm, ao longo da histria,

investido mais recursos no apoio ao deslocamento por automveis, tornando

precrias as condies de circulao a p, em bicicleta ou em nibus. O

Grfico 6 o retrato do resultado destas polticas para os habitantes das

grandes cidades. (IPEA, 2011)

Grfico 6: Tempos e custos relativos entre modos de transporte

Neste, pode-se verificar que o uso da motocicleta muito mais

conveniente do que o uso do nibus, em termos de custo direto e tempo de

percurso. Mesmo o uso do automvel muito atraente quando comparado com

o uso do nibus. O custo para o nibus a tarifa mdia paga pelo usurio; o

custo para o automvel o consumo de gasolina, mais uma frao de custo de

estacionamento para 10% dos veculos; o custo da moto o custo da gasolina

usada. (IPEA, 2011)

Essas vantagens no esto ligadas apenas s caractersticas

tecnolgicas e de conforto dos veculos individuais, mas tambm a decises de

polticas pblicas que favorecem estes modos e prejudicam o transporte

pblico, junto com o aumento significativo do poder aquisitivo do brasileiro na

ltima dcada. (IPEA, 2011)

39

As motocicletas, mesmo apresentando tantas vantagens, tm a

utilizao associada a impactos negativos maiores que outros veculos

motorizados, como podemos ver na Grfico 7 e Grfico 8.

Grfico 7: Consumos e impacto relativos com uso de nibus, motos e autos em cidades brasileiras (Valor do nibus = 1) Fonte: (ANTP, 2010)

Observa-se, pelo Grfico 7, que a motocicleta usada no Brasil em 2010

consumia 2,5 mais energia por passageiro do que o nibus; emitia 14,8 vezes

mais poluentes por passageiro do que o nibus e ocupava uma rea de via por

passageiro 4,0 vezes maior do que o nibus. Assim, do ponto de vista social e

ambiental, a motocicleta um veiculo muito inferior ao nibus. Ela supera o

automvel nas emisses de poluentes e nos acidentes que so 19 vezes mais

comuns do que com nibus e 7 vezes mais comuns do que com carros.

Grfico 8: Custos pessoais e sociais, por viagem, do uso de modos de transporte em cidades brasileiras - Janeiro 2009 Fonte: (ANTP, 2010)

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No Grfico 8, o custo social refere-se a acidentes de trnsito e emisses

de poluentes; outros custos so impostos, taxas, manuteno e depreciao.

Custos de desembolso so tarifas, no caso de nibus; combustvel no caso da

moto; e combustvel e estacionamento, no caso de autos. Observa-se que as

motocicletas tm um custo de desembolso e outros cu