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CONTROLE DE POLUIÇÃO

Carlos Alberto Mendes Moraes - UNISINOS

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Monitoramento da Qualidade do Ar e

Controle de Poluição Atmosférica Industrial

Prof. Carlos Moraes

Quim.Daniela Migliavacca/REFAP

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Seqüência Causal

Emissões

Concentrações ambientais

Exposição

Efeitos na saúde

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AtmosferaAtmosfera

1,0Kr

0,5NOx

0,5H2

18Ne

5,2He

1,2CH4

0,02Vapores orgânicos

315CO2

209.400O2

780.900N2

Concentração (ppm)

GasesComposição do ArComposição do Ar

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O que é poluição do ar?• É a alteração na composição do ar ou em

suas propriedades, causadas por emissões de poluentes, tornando-o impróprio, nocivo ou inconveniente à saúde, ao bem estar público, à vida animal e vegetal e, até mesmo para alguns materiais.

É

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Ação Antrópica

Ação Natural

Deposição Seca

Deposição Úmida

Mistura Inicial

Transporte e Difusão

Transformação Seca

Concentração no ar

Emissões Totais

Transformação Úmida

Ciclo Típico da Poluição Atmosférica

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FONTES DE EMISSÃO DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

Siderúrgicas e Derivados

Petróleo e Petroquímica

Produtos Químicos

Fertilizantes

TIPOS DE INDÚSTRIA

VEICULARCombustível

Veículo

Tráfego

DOMÉSTICO Solventes, Esgoto Cloacal, Lixo

OUTRAS FONTES

Incinerador Hospitalar

Aterros de Resíduos

Estação de Tratamento de Efluentes

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Fontes de Poluição Atmosférica

• Fontes naturais: originada por fenômenos biológicos e geoquímicos – Vulcões, incêndios florestais,

processos biológicos• Fontes antropogênicas: originada pela

atividade humana (industrial ou urbana)– combustão, processo industrial,

queima de resíduos sólidos, veículos automotores

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O que é um poluente atmosférico?

“poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia

com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou

características em desacordo com os níveis estabelecidos, e

que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou

ofensivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso

aos materiais, à fauna e à flora ou prejudicial à segurança, ao

uso e gozo da propriedade e às atividades normais da

comunidade”.

Resolução CONAMA, 003/90

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Classificação dos PoluentesPoluentes Primários

emitidos diretamente pelas fontes de emissão – SO2, NOx, Material Particulado

Poluentes Secundários

formados na atmosfera através da reação química entre poluentes primários e/ou constituintes naturais na atmosfera - O3

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Principais Poluentes

• Material Particulado

• SO2

• NOx

• CO

• O3

• Compostos Orgânicos

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MORTALIDADE GLOBAL POR CAUSAS NO ANO 2000

3,0 milhõesContaminação

do ar

2,7 milhõesAIDS

2,2 milhõesEnfermidades diarréicas

Fonte:OMS/2000

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Áreas de Impactos da Contaminação do Ar

• Saúde

• Produtividade (efeitos diretos e indiretos)

• Ecossistemas

• Bens físicos e estética

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Material Particulado (MP)• Partículas de material sólido ou líquido que ficam suspensos no ar, na

forma de poeira, neblina, aerossol, fumaça, fuligem, sulfatos, sais, metais, partículas de carbono e sílica, divididas em:– PTS – Partículas Totais em Suspensão (< 100 m) – PI - Partículas Inaláveis (PI 10 m e 2,5 m);

• Fontes naturais– poeiras do solo– aerossol marinho– pólen– cinzas vulcânicas– queimadas

• Fontes antropogênicas– processos industriais (combustão e incineração)– Veículos– Queimadas (biomassa, resíduos, etc...– formação de sulfatos, nitratos e ácidos a partir da emissão de NOx e

SOx.

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Principais Efeitos do MP• Saúde Humana (quanto menor o tamanho da partícula maior o efeito)

– atinge principalmente crianças, idosos e cardíacos

– reduz a capacidade respiratória (PM10 e PM2,5)– Irritações oftálmicas

• Meio Ambiente– danos à vegetação– ocorrência regional de neblina– diminuição da visibilidade – contaminação do solo

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Cavidade nasal

Faringe

Brônquios

Traquéia

Coração

LaringePartículas

menores que

0,1µm tem grande

probabilidade de

penetrar

profundamente no

pulmão, alojando-

se nos alvéolos,

provocando danos

irreversíveis.

Partículas de

dimensão maior que

5µm são capturadas

no sistema

respiratório.

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SO2• Gás incolor, com forte odor. • Importante precursor dos sulfatos (SO4

2-), um dos principais componentes das partículas inaláveis.

SO2 + O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

• Fontes naturais:– erupções vulcânicas– aerossóis marinhos

• Fontes Antropogênicas:– processos de combustão de combustíveis fósseis (carvão,

petróleo), industrias de fertilizantes

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Outros compostos de enxofre

• É um dos principais responsáveis pela sensação de odor.

• Depois de lançado na atmosfera, em algumas horas o H2S se oxida formando SO2.

• Metil-mercaptana (CH3SH)

• Dimetil-sulfeto (CH3SCH3)

• Dimetil-disulfeto (CH3S2CH3)

• Em conjunto com o H2S são os principais responsáveis pela sensação de odor.

Compostos Reduzidos de Enxofre

TSR – Total Sulphur Reduced H2S (Ácido Sulfídrico)

Emitidos por processos naturais (degradação biológica marinha e terrestre), estações de tratamento de

esgoto, industria de celulose e outros.

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Efeitos do SOx

• Saúde Humana – desconforto na respiração– agravamento de doenças respiratórias e

cardíacas

• Meio Ambiente– Formação da chuva ácida

• danos à vegetação• corrosão da superfície de materiais• acidificação de lagos

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NOx• Os compostos de Nitrogênio de maior importância ambiental são:

– NH3

– NOx (NO + NO2)– PAN (Peroxi-acetilnitratos).– HNO3

• Fontes de NOx • Naturais:

– processos biológicos – relâmpagos

• Antropogênicas:– Processos de combustão – veículos automotores– processos de combustão, usinas térmicas a gás ou óleo– incinerações

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Principais Efeitos do NOx• Saúde Humana

– causando irritação nos olhos – mucosas das vias respiratórias– danos nos tecidos pulmonares.

• Meio Ambiente– chuva ácida danos à vegetação– smog fotoquímico– aceleração na deterioração de materiais

(borracha e têxteis)

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Ozôn

io T

rop

osfé

rico

• Poluente secundário

• Gás incolor, inodoro nas concentrações ambientes

• Oxidante muito forte

• Produzido pelas reações fotoquímicas entre os óxidos de nitrogênio (NOx) e os compostos orgânicos voláteis (COVs)

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NO2 + hv NO + O*

O* + O2 O3

O3 + NO NO2 + O2

Formação do Ozônio (Ozônio Troposférico)

NO2 + O2 NO + O3

Outros foto oxidantes:- Radical OH- H2O2

- Aldeídos- PANs- Álcoois (metanol)

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Principais Efeitos do O3

• Saúde Humana – irritação nos olhos – vias respiratórias diminuindo a capacidade pulmonar– envelhecimento precoce– associado ao aumento das internações hospitalares

• Meio Ambiente– afeta o ecossistema;– ação corrosiva sobre os materiais;– smog fotoquímico causando problemas de visibilidade

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CO• Gás incolor, inodoro e insípido.

• Fontes

– processos de combustão;

– processos de siderúrgicos.

• Efeitos

– Altos níveis prejuízo dos reflexos(interfere no transporte de oxigênio pelo sangue, combinando-se a hemoglobina.

– A longo prazo reduz a capacidade aeróbia do organismo e agrava doenças cardiovasculares.

– A exposição a concentrações elevadas é letal

E O CO2??? É PREJUDICIAL OU NÃO ???

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Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s)• Alguns são carcinogênicos (dioxinas e HPAs).

• Participam das reações para a formação de O3 troposférico (baixa atmosfera).

• Dioxinas e Furanos• Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos

(HPAs)• Benzeno• Aldeídos• Metano

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Dioxinas e Furanos• Hidrocarbonetos aromáticos com cloro• Persistentes no ambiente• Capacidade de percorrerem grandes distâncias;•  São pouco solúveis em água, assim, dificilmente excretáveis.• Acumulam-se nas gorduras e bioacumulam-se ao longo da cadeia

alimentar.

Fontes:• Processos metalúrgicos e siderúrgicos • Processos da indústria de celulose e papel • Processos da indústria química com produtos clorados • Incineração de resíduos sólidos urbanos e perigosos • Incineração de resíduos hospitalares • Incêndios florestais e combustão de biomassa • Fontes acidentais: incêndios de PCB, PVC etc.

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Riscos à Saúde

• Carcinogênico• Causa malformações de fetos, baixo peso

peso e/ou disfunções metabólicas e biológicas)

• Pode afetar o sistema imunológico, cardiovascular, endócrino, gastrointestinal, respiratório e reprodutivo.

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Estrutura Química – Dioxinas e Furanos

tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD)

Grupo

dibenzo-p-dioxinas policlorados (PCDDs)

dibenzofurano

Grupo

dibenzofuranos policlorados (PCDFs)

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Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)

• Hidrocarbonetos com 2 a 7 anéis benzênicos unidos

• Potencial carcinogênico

• Associados a material particulado fino

• Curiosidades:

– Na fumaça do cigarro foram encontrados 280 HPAs

– Escapamento de veículos 146

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Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)

• Principais Fontes:– pirólise de madeira para produção de carvão;– operações de transporte, estocagem e refino de

petróleo;– incineração de resíduos domésticos e industriais;– queimadas de campos e florestas;– queima de combustíveis fósseis;– pirólise de querosene para a formação de benzeno,

tolueno e outros– solventes orgânicos;– emissão de motores de veículos (particularmente á

diesel).

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benzo(a)pireno benzo(a)antraceno

dibenzo(a,h)antraceno

benzofluorantenosindeno(1,2,3-cd)pireno

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Benzeno Acordos e Dispositivos Legais sobre Benzeno

– Acordo Tripartite do Benzeno (FUNDACENTRO, MS, INSS e entidades sindicais)

– Portaria 14, 20 dezembro de 1995, cria o Anexo 13 - A - Benzeno

– Instrução Normativa 01, estabelece os critérios para avaliação das concentrações de benzeno em ambientes de trabalho.

– Instrução Normativa 02, estabelece critérios para a vigilância da saúde dos trabalhadores na prevenção da exposicao ocupacional ao benzeno

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Portaria nº 776, 28/04/2004, Ministério da Saúde

• Exposição aguda “quando houver exposição a altas concentrações” de benzeno no produto manipulado.– Causando efeito tóxico agudo, como: irritação

ocular, taquicardia, dificuldade respiratória, sinais e sintomas neurológicos ( narcose, excitação, sonolência, tontura, náuseas e cefaléia).

• Exposição crônica quando a pessoa exposta apresentar “sinais e sintomas clínicos diversos, podendo ocorrer complicações a médio ou a longo prazo, localizadas principalmente no sistema hematopoiético.”

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Mon

itora

men

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r

• O monitoramento do ar é uma importante ferramenta utilizada nos processos de avaliação e gestão da qualidade do ar.

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• Medições de Concentrações de Substâncias Químicas

• Rede de Monitoramento Humana

• BioindicadoresDanos Visuais

Reações Enzimáticas

Grau de Acumulação

MONITORAMENTODA QUALIDADE DO AR

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Estratégicas e Planejamento• Localizar e identificar fontes de poluição

• Avaliar inventários de emissões e modelos de dispersão

• Selecionar métodos de amostragem e análise

• Selecionar número de pontos e locais de monitoramento

• Estimar o tempo de monitoramento (duração, freqüência)

• Escolher as metodologias recomendadas (CONAMA, ASTM, EPA)

• Controle de Qualidade (CQ)

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Monitorar a Qualidade do Ar

Estabelecer o Padrão de Qualidade do Ar

Desejada

Fontes de Emissão Afetam a Qualidade

do Ar

Passo Inicial

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Fontes Industrias

Identificação das Principais Fontes

Dados disponíveis em órgãos ambientais

Levantamento das atividades potencialmente mais poluentes

Avaliação das Emissões

Dados fornecidos pelas indústrias

Exigência de medições em chaminés

Comparação com inventário de emissões

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O que Monitorar?

Indicado pelas Fontes de Emissão

Onde Monitorar?

Modelagem/ Bom senso

Como Monitorar ?

Com o que tivermos

Monitorar a Qualidade do Ar

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Métodos de Monitoramento

Automáticos

Sensores remotos Bioindicadores

Passivos Ativos

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Método

Passivos

Ativos

Automáticos

Sensores Remotos

Bioindicadores

Vantagens

Baixo custoSimples

Baixo custoSimples e confiáveis

Alto funcionamentoDados horáriosInformação on line

Medições de multicomponentes

Baixo custo

Desvantagens

Requer análiseMédias semanais

Trabalho intensivoRequer análise

ComplexosAltos custos

Muito complexosAltos custosNão comparáveis

Falta de padronizaçãoRequer análise

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Controle de Qualidade

Elaborar e implementar procedimentos para:

– Operação e manutenção de equipamentos

– Calibração e certificação (EPA) de equipamentos

– Visitas e auditorias nas estações

– Arquivamento, organização e validação dos dados

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Custos Amostragem Semanal de SO2 durante 5 anos ($)

Passivo Ativo Automático

Capital 5000 5000 30000

Instalação 500 1000 5000

Operação 2500 5000 10000

Análises 1000 10000 0

CQ 2500 2500 5000

Total 20500 23500 50000

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Legi

slaç

ão

• Resolução CONAMA 003/90 - Dispõe sobre padrões de qualidade do ar, previstos no PRONAR. 28/06/1990.

• Código Estadual do Meio Ambiente - instituído pela Lei nº 11520 de 03/08/2000. Artigos 145 a 153 tratam da “Utilização e Conservação do Ar”.

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Pad

rões

de

Qua

lidad

e do

Ar

• Um padrão de qualidade do ar define legalmente o limite máximo para a concentração de um poluente que garanta a proteção da saúde e do bem estar da população em geral.– Padrão Primário: concentrações de poluentes que,

ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos para curto e médio prazo.

– Padrão Secundário: concentrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes, para médio e longo prazo.

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Padrões de Qualidade Primáriog/m3

Secundáriog/m3

PTSMG, anual 80 60

Média 24 h* 240 150

FumaçaMA, anual 60 40

Média 24 h* 150 100

PartículasInaláveis

MA, anual 50 50

Média 24 h* 150 150

SO2

MA, anual 80 40

Média 24 h* 365 100

COMédia 8h* 10000 (9 ppm) 10000 (9 ppm)

Média 1h* 40000 (35 ppm) 40000 (35 ppm)

Ozônio Média 1 h* 160 160

NO2 MA, anual 100 100

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Parâmetros Método de Medição

Recomendado

Fumaça Fumaça refletância

PTS Gravimétrico

Partículas Inaláveis (10/2,5) Fonte Beta/Gravimétrico

Óxidos de Nitrogênio Quimiluminescência

Dióxido de Enxofre Fluorescência Ultravioleta

Ozônio Fotometria Ultravioleta

Monóxido de Carbono Correlação em Infravermelho

Hidrocarbonetos Totais Detector de ionização por chama (FID)

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Sistema de Gerenciamento da Rede Automática de Monitoramento da Qualidade do Ar

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Qualidade do Ar Interior/indoor

• ANVISA– RESOLUÇÃO - Nº 176, 24/10/2000

• Objetivo– Definição de valores máximos recomendáveis – Alguns Parâmetros:

• contaminação microbiológica

• CO2

• aerodispersóides (aerossol) total no ar

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Monitoramento Qualidade do Ar Interiores

CO2- sensor de IR

Faixa - 0 a 5000 ppm

Coleta de aerodispersóides por filtração (filtro PVC de 37 mm e porosidade de 5µ m )

Taxa de Vazão: 1,0 a 3,0 l/min

Impactador de Bioaerossóis – teor microbiológico do ar

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Monitoramento de agentes químicos – exposição ocupacional

• NR 09 - Programa de Prevenção de Riscos Ambientais (Portaria 3.214/78 do Ministério do Trabalho)

• 9.3.6.2 - controle sistemático exposição ocupacional de acordo com a NR 15 ou pela ACGH - American Conference Of Governmental Industrial Higyenists.

• 9.3.7 - Monitoramento– 9.3.7.1 - Para o monitoramento da exposição dos

trabalhadores e das medidas de controle, deve ser realizada uma avaliação sistemática e repetitiva da exposição a um dado risco

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Equipamentos Exposição Ocupacional Pessoal

Amostrador Passisvo - Badges

Absorção de vapores orgânicos em membranas

O vapor é difundido através da membrana e aderido ao adsorvente

Amostragem: 15 minutos a 8 horas

Análise química em laboratório: métodos NIOSH

Algumas Substâncias Analisáveis:

B T E X (benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno), Fenol, Mercúrio, Hexano

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Canisters – Compostos Orgânicos Voláteis

Equipamentos Exposição Ocupacional

Utilização:

Quantificar COVs

Vantagens:

Não degradação da amostra

Análise direta da amostra na técnica quantitativa adequada, geralmente Cromatografia Gasosa

Substâncias Analisadas

BTEX, propeno, freon 114

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Tecnologias de Fim de TuboTecnologias de Fim de Tubo Caracterizam-se:

Pelo fato de não eliminar poluentes;

Transfere-os de um meio receptor para outro;

Pelo alto custo de sua implementação;

Pela diminuição de custo de disposição final;

Pelo baixo valor de seus subprodutos (RECICLAGEM);

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Fim - de - tubo• Eficientes ETEs (ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS/ESGOTO)

• Filtros/Precipitadores para retenção de materiais particulados (SISTEMAS DE DESPOEIRAMENTO E CONTROLE DE EMISSÕES)

• Incineradores (TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS – DIMINUIÇÃO DE VOLUME - ESTABILIZAÇÃO)

• Disposição em aterros industriais (DISPOSIÇÃO EM CÉLULAS/VALAS ENCLAUSURADAS – RESPONSABILIDADE PERMANENTE DO GERADOR)

• Aterros Sanitários Maiores (DISPOSIÇÃO EM CÉLULAS/VALAS ENCLAUSURADAS

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Bibliografia

www.fsp.usp.br/rspwww.greenpeace.org.br/toxicos/pdf/dioxina.docwww.anvisa.org.brwww.cetesb.sp.gov.brwww.mma.gov.br/port/conama/indexwww.escolasverdes.org/pops/POPs/dioxinas.htmwww.epa.govwww.oms.orghttp//umweltprogramme.de/meioambiente99/tema01/duewel/text.htm