POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA Material particulado (aerossol

POLUIO ATMOSFRICA

Material particulado

(aerossol atmosfrico)

OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL,

SAIS, COMPOSTOS ORGNICOS,

E AMNIA ATMOSFRICOS

TRANSPORTE, DILUIO E

REAES QUMICAS

EMISSO

DEPOSIO SECA DEPOSIO MIDA

IMISSO

O3 H2O2 HCOOH HCHO

NO2/NO3- SO2/SO4

2-

HIDROCARBONETOS

SO2 NO NO2 NH3 PARTCULAS

H2SO4 HNO3 H2O2

(NH4)2SO4 NH4NO3

MATERIAL PARTICULADO,

O3, H2O2, NOX/SO2

(NH4)2SO4 NH4NO3

Processos e compostos envolvidos na poluio do ar.

Material particulado

(poeira)

Aerossis atmosfricos so suspenses de partculas slidas e/ou lquidas

(excluindo gotas de nuvem) no ar que tem velocidade terminal desprezvel.

(Atmospheric Science An Introduction Survey, J.M. Wallace e P.V. Hobbs)

Regio central da cidade de So Paulo

24 de junho de 2005

http://www.uol.com.br

Definies:

Aerossol uma suspenso na fase gasosa de partculas slidas ou lquidas.

Aerossis atmosfricos o material constitudo de pequenas partculas slidas ou

liquidas em suspenso no ar.

Bioaerossol: aerossol de origem biolgica.

(Exemplos: virus, bacteria, fungos, esporos ,e plens)

O tamanho do aerossol, em geral, medido em unidades de micrometros (m):

1 m = 106 m

1 m = 104 angstrom ()

partculas finas (1 m)

Material particulado inalvel, MP10 (dimetro

Algumas caractersticas de partculas e aerossis na atmosfera e ambientes industriais

(Finlayson Pitts & Pitts, 2000)

Qumica atmosfrica

(incluindo poluio do ar)

10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

radiao atmosfrica

(processos pticos)

eletricidade atmosfrica

ons grandes

ons

pequenos

Nuvens e precipitao

Ncleos

Aitken

Partculas

grandes

Partculas

gigantes

Dimetro da partcula ( m)

Classificao e comparao por tamanho das partculas atmosfricas

vrus bactria

Poeira cigarros

Aerossol atmosfrico

1 nm 1 m 0,1 mm 1

Dimetro da partcula, m

Exemplos de imagens de partculas atmosfricas

Tamanho da partcula: dimetro aerodinmico

Partculas atmosfricas so geralmente consideradas como tendo um raio ou dimetro,

ou seja, idealizadas como partculas esfricas.

Na realidade, muitas partculas atmosfricas tm formas irregulares, portanto raios e

dimetros geomtricos podem no ser significativos.

Na prtica, o tamanho das partculas de forma irregular expresso em termos de algum

tipo de dimetro equivalente ou efetivo que dependem de propriedade fsicas, em vez de

propriedade geomtrica.

Dimetro aerodinmico o mais usado para dimetro equivalente ou efetivo.

definido como o dimetro de uma esfera de densidade unitria (1 g/cm3) que tem a

mesma velocidade terminal de queda no ar como a partcula em considerao.

Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

Descrio matemtica de uma distribuio log-normal de

partculas

Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

Desvio padro para uma distribuio

normal, sendo que a rea riscada

representa 68% do total da rea sob a

curva.

Modas de tamanho das partculas atmosfricas

as curvas observadasde distribuio de tamanho do aerossol atmosfrico

indicam ser uma combinao de distribuies mltiplas diferentes modas

mltiplas

Moda dos ncleos de Aitken: 0.01-0.08 m

Moda acumulao: 0.08-2 m

Moda grossa : 2-10 m

Distribuio de nmero ( N / logD)

versus dimetro (logD) para um

modelo de aerossol urbano tpico.

Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

Distribuio de nmero, rea e volume para um modelo de aerossol urbano tpico.

A rea sob a curva resulta no nmero total de

partculas na faixa de tamanho. nmero

rea

volume

A rea sob a curva resulta na rea

superficial total de partculas na faixa de

tamanho.

A rea sob a curva resulta no volume total

de partculas na faixa de tamanho.

Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

As distribuies de rea e volume

so importantes para reaes de

gases na superfcie ou mesmo

reaes dentro da partcula.

cabelo humano

~70 m dimetro mdio

< 2,5 m de dimetro

< 10 m de dimetro

Areia de gro fino

~90 m dimetro mdio EPA, Office of Research and Development

Comparao dos dimetros de um fio de

cabelo humano e areia com MP2,5 e MP10

MATERIAL PARTICULADO

Partculas Finas Partculas Grossas

Courtesy of

U. Lohmann

Tools for Improving Air Quality Management, Formal Report 339/11

Tools for Improving Air Quality Management, Formal Report 339/11

Esquema da

Distribuio de

Tamanho do

aerossol atmosfrico. (Finlayson-Pitts e Pitts,

2000).

Esquema da

Distribuio de

Tamanho do

aerossol atmosfrico. (Finlayson-Pitts e Pitts,

2000).

Partculas inalveis =

Material particulado (fino + grosso)

ou (MP2,5 + MP2,5-10)

=

MP10

Distribuio de tamanho mdia da

massa das partculas coletadas

pelo MOUDI durante experimento

em So Paulo (ICB/USP), agosto

a outubro de 2005.

Valores calculados da mdia e

desvio padro em a) e curva

ajustada para a mdia com

respectivas modas.

DISSERTAO DE MESTRADO, 2007

Marcio Gledson Lopes Oliveira

Orientadora: Maria de Ftima Andrade

(1) As partculas grossas so geralmente produzidas por processos

mecnicos como a moagem, o vento ou eroso

(2) Partculas na faixa de acumulao tipicamente surgem do crescimento de

partculas da moda dos ncleos de condensao de vapores de baixa

volatilidade e de coagulao das partculas menores na faixa de ncleos.

(3) Dois picos no modo de acumulao so resultado de diferentes processos

atmosfricos agindo sobre as partculas menores: modo de condensao e

modo de gotculas.

(4) As partculas de modo Aitken surgem temperatura ambiente, da

converso de gs de partculas (nucleao) e processos de combusto.

Fontes de partculas de diferentes modas:

Processos de formao, crescimento e remoo de aerossol atmosfrico

Nucleao

Condensao / coagulao

Limpeza / evaporao

Sedimentao

Desintegrao mecnica

Nucleao

Condensao / coagulao

Limpeza / evaporao

Sedimentao

Desintegrao mecnica

Processos fsicos e qumicos do aerossol na atmosfera.

Principais fontes de material particulado

Aerossol secundrio????

Inorgnico (sais de nitrato e sulfato de amnio)

Orgnico (emisses biognicas e antrpicas de

COVs seguido de reaes fotoqumicas)

Fontes de gases e partculas

Estratosfera

Troposfera

nitratos hidrocarbonetos

Aviao sulfatos

cinzas

poeira

Atividade Vulcnica

partculas de sal marinho

Oceanos

partculas de solo

poeira

Agricultura

hidrocarbonetos

nitratos

sulfatos

soot

poeira

Atividades urbanas e industriais

hidrocarbonetos

poeira plens

esporos

Emisses naturais

soot

poeira

Queima e corte de florestas

Mineraes e pedreiras

Combusto

Idealmente

Combustvel + ar > CO2 + H2O + calor

Realidade

Combustvel + ar > CO2 + H2O + calor +

NOx + SO2 + CO + Material Particulado +

+ combustvel no queimado (hidrocarbonetos)

+ COVs (compostos orgnicos volteis)

Padres Nacionais de Qualidade do Ar (Resoluo CONAMA no. 3 de 28/06/1990)

Poluente

Tempo de

amostragem

Padro primrio

g/m3

partculas 24 horas1 150

inalveis MAA3 50

fumaa 24 horas1 150

MAA3 60

SO2 24 horas1 365

MAA3 80

NO2 1 hora1 320

MAA3 100

CO 1 hora1 40000 (35 ppm)

8 horas1 10000 (9ppm)

O3 1 hora1 160

MP10

25 g m-3 mdia de 24h

10 g m-3 mdia anual

50 g m-3 mdia de 24h

20 g m-3 mdia anual

MP2,5

Recomendaes

Organizao Mundial da Sade

OMS (WHO, 2005)

No Brasil no h padro para MP2,5

Emisses relativas de poluentes por tipo de fonte na RMSP, 2008

(CETESB, 2009)

Emisses relativas por fontes na RMSP (CETESB, 2012)

Ressuspenso de poeira de solo

(industrial, agricultura,

minerao, estradas de terra), de

fontes biolgicas, construo /

demolio, spray marinho

Combusto (carvo, leo,

gasolina, diesel, madeira);

converso gs-partcula de NOx,

SO2 e COVs, fundio, moinhos

(farinhas)

Diferenas entre material particulado:

fino (MP2,5) grosso (MP2,5-