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LICENCIATURA EM CIÊNCIAS · USP/ UNIVESP 10.1 Introdução 10.2 Tipos e fontes de poluentes atmosféricos 10.2.1 Classificação dos poluentes 10.2.2 Principais poluentes atmosféricos 10.3 Ozônio na troposfera 10.3.1 Química básica do ozônio 10.4 Ozônio na Estratosfera 10.4.1 Buraco da camada de ozônio 10.4.2 Medida da concentração de O 3 na camada de ozônio 10.5 Fatores atmosféricos que afetam a poluição 10.5.1 Vento 10.5.2 Estabilidade e Inversão Térmica 10.6 Poluição atmosférica e ambientes urbanos 10.6.1 Ilha de calor 10.6.2 Deposição ácida Referências Rita Yuri Ynoue Michelle S. Reboita Tércio Ambrizzi Gyrlene A. M. da Silva Nathalie T. Boiaski POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA 10 Meteorologia

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Licenciatura em ciências · USP/ Univesp

10.1 Introdução10.2 Tipos e fontes de poluentes atmosféricos

10.2.1 Classificação dos poluentes10.2.2 Principais poluentes atmosféricos

10.3 Ozônio na troposfera10.3.1 Química básica do ozônio

10.4 Ozônio na Estratosfera10.4.1 Buraco da camada de ozônio 10.4.2 Medida da concentração de O3 na camada de ozônio

10.5 Fatores atmosféricos que afetam a poluição10.5.1 Vento10.5.2 Estabilidade e Inversão Térmica

10.6 Poluição atmosférica e ambientes urbanos10.6.1 Ilha de calor 10.6.2 Deposição ácida

Referências

Rita Yuri YnoueMichelle S. Reboita

Tércio Ambrizzi Gyrlene A. M. da Silva

Nathalie T. Boiaski

POluIçãO ATMOSFéRICA10

Met

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Meteorologia

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10.1 IntroduçãoEste texto trata da poluição atmosférica. Iniciaremos com as definições de poluentes

atmosféricos e apresentaremos os principais compostos presentes numa atmosfera urbana

poluída: material particulado, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e de enxofre e ozônio.

Neste momento, será oportuno distinguir o ozônio troposférico do ozônio estratosférico

e introduzir o conceito de camada de ozônio mostrando como ela está sendo destruída.

É importante destacar que os poluentes atmosféricos estão concentrados nas camadas mais

próximas da superfície da Terra, na baixa troposfera, enquanto que a camada de ozônio

encontra-se na estratosfera.

Os principais fatores meteorológicos que afetam a poluição do ar nas camadas mais baixas da

troposfera também serão discutidos. Uma vez que, as atividades urbanas têm se destacado como

principais fontes de poluição atmosférica. Outro tema abordado neste texto será os efeitos da

poluição nos ambientes urbanos (ilhas de calor e deposição ácida).

10.2 Tipos e fontes de poluentes atmosféricosNo Brasil, o órgão responsável pela deliberação e consulta de toda a Política Nacional do

Meio Ambiente é o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que define

poluente atmosférico da seguinte forma:

Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de matéria ou energia com inten-

sidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis

estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar:

I. impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;

II. inconveniente ao bem-estar público;

III. danoso aos materiais, à fauna e flora;

IV. prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais

da comunidade.

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10 Poluição Atmosférica

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10.2.1 Classificação dos poluentes

No texto Atmosfera Terrestre, vimos a composição majoritária da atmosfera, em termos

de gases. Entretanto, a variedade de substâncias que podem ser encontradas na atmosfera é

muito grande, compreendendo, além dos gases, os aerossóis, que podem estar na fase líquida

ou sólida. Consequentemente, há várias formas de se classificar os poluentes. Normalmente, os

poluentes são divididos em:

• Poluentes primários: aqueles que são diretamente emitidos por uma fonte.

• Poluentes secundários: aqueles que são formados na atmosfera, por exemplo, por

reações químicas entre poluentes primários e constituintes naturais da atmosfera.

Os poluentes também podem ser divididos com relação à sua origem, podendo ser emitidos

por fontes naturais, como vegetação, oceanos e vulcões, ou antrópicas, quando emitidos por

processos industriais ou relacionados a atividades humanas, como chaminés de indústrias,

escapamentos de veículos, navios, aviões, cigarro, fornos a lenha etc.

10.2.2 Principais poluentes atmosféricos

Antes de iniciarmos a descrição dos poluentes atmosféricos é importante destacar que nem

todos os gases poluentes são gases de efeito estufa e vice-versa. Por exemplo, o dióxido de

carbono (CO2) é um gás de efeito estufa, mas não é considerado poluente atmosférico.

O CONAMA, entre outras competências, estabelece normas, critérios e padrões relativos ao

controle e à manutenção da qualidade do meio ambiente. O CONAMA define os padrões de

qualidade do ar da seguinte forma:

(...) as concentrações de poluentes atmosféricos que, ultrapassadas, poderão

afetar a saúde, a segurança e o bem-estar da população, bem como ocasionar danos

à flora e à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral.

I. Padrões Primários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes que,

ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população.

II. Padrões Secundários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes

abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da

população, assim como o mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao

meio ambiente em geral.

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Meteorologia

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A Tabela 10.1 resume os padrões de qualidade do ar para os poluentes atmosféricos

legislados no Brasil, conforme CETESB (2010).

Tabela 10.1: Padrões nacionais de qualidade do ar (Resolução do CONAMA, nº 3, de 28/6/90). / Fonte: adaptado de CETESB,2010.

PoluenteTempo de

amostragemPadrão

primário mg/m3

Padrão secundário mg/m3

Método de medição

Partículas totais em suspensão

24 horas1

MGA224080

15060

Amostrador de grandes volumes

Partículas inaláveis

24 horas1

MAA315050

15050

Separaçãoinercial/filtração

Fumaça 24 horas1

MAA315060

10040 Refletância

Dióxido de enxofre

24 horas1

MAA336580

10040 Pararosanilina

Dióxido de nitrogênio

1 hora1

MAA3320100

190100 Quimiluminescência

Monóxido de carbono

1 hora1

8 horas1

40.00035 ppm10.0009 ppm

40.00035 ppm10.0009 ppm

Infravermelhonão dispersivo

Ozônio 1 hora1 160 160 Quimiluminescência

Material particulado (MP)

Sob a denominação geral de Material Particulado, encontra-se um conjunto de poluentes

constituídos de poeiras, fumaças e todo tipo de material na fase líquida ou sólida que se mantém

suspenso na atmosfera por causa de seu tamanho pequeno. As propriedades do MP variam

em função de seu tamanho, composição química e origem. O tamanho das partículas, cujo

diâmetro pode variar de alguns nm (10-9 m) a dezenas de µm (10-6 m), está diretamente associado

ao seu potencial para causar problemas à saúde: quanto menores elas forem, maiores os efeitos

provocados. OMP também causa redução de visibilidade e impactos no clima. Com relação ao

clima, os efeitos podem ser divididos em duas classes:

• Efeitos diretos: são decorrentes do espalhamento e absorção da radiação solar. É o

mesmo processo que ocorre com a redução de visibilidade.

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10 Poluição Atmosférica

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• Efeitos indiretos: ocorrem quando o MP atua como núcleo de condensação de nuvens.

O CONAMA classifica o MP em três diferentes categorias, que recebem da Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental de São Paulo (CETESB) as seguintes definições:

• Partículas totais em suspensão (PTS): Podem ser definidas de maneira simplificada

como aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 50 µm. Uma parte dessas partículas

é inalável e pode causar problemas à saúde. Outra parte pode afetar desfavoravelmente

a qualidade de vida da população, interferindo nas condições estéticas do ambiente e

prejudicando as atividades normais da comunidade.

• Partículas inaláveis (MP10): Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas

cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 10 µm. As partículas inaláveis podem ainda

ser subdivididas como partículas inaláveis finas (MP2,5

- diâmetro aerodinâmico menor

que 2,5 µm) e partículas inaláveis grossas (diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10 µm).

As partículas finas, devido ao seu tamanho diminuto, podem atingir os alvéolos

pulmonares; já as grossas ficam retidas na parte superior do sistema respiratório.

• Fumaça (FMC): Está associada ao material particulado suspenso na atmosfera proveniente

dos processos de combustão. O método de determinação da fumaça é baseado na medida

de refletância da luz que incide na poeira (coletada em um filtro), o que confere a esse

parâmetro a característica de estar diretamente relacionado ao teor de fuligem na atmosfera.

O MP pode ser primário, sendo emitido diretamente por fontes naturais e antrópicas.

Vulcões e oceanos emitem grandes quantidades de material particulado; os ventos no deserto

do Saara, por exemplo, suspendem uma grande quantidade de areia, uma parte da qual atinge

a Amazônia. Nessa categoria também são incluídos os bioaerossóis, como pólen, esporos e

microrganismos. Esses materiais particulados primários naturais normalmente têm diâmetros

relativamente grandes, ou seja, são encontrados no material particulado grosso. Já os emitidos

diretamente por fontes antrópicas, como a fumaça que sai dos escapamentos de caminhões

e ônibus ou de chaminés industriais, são normalmente partículas de tamanhos menores.

Boa parte do material particulado fino (com diâmetro menor que 2,5 mm) é secundária, ou

seja, é formada a partir de reações químicas de outros compostos na atmosfera, como óxidos

de enxofre, óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis.

O tempo de permanência do MP na atmosfera varia, dependendo de seu tamanho e da

precipitação. Partículas grandes e mais pesadas, com diâmetros maiores que 10 mm, tendem a

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ficar suspensas na atmosfera por volta de um dia, antes de se depositar nas superfícies. A esse

processo denominamos de deposição seca (por exemplo, a poeira que se acumula nos móveis

de casa). Entretanto, quanto menor a partícula, mais tempo ela tende a ficar na atmosfera.

Partículas menores que 1mm podem ficar várias semanas suspensas na atmosfera. Além da

deposição seca, os processos de deposição úmida também auxiliam na remoção deste MP

da atmosfera. A deposição úmida pode ser dividida em duas classes: “dentro de nuvens

(in cloud)” e “fora de nuvens (below cloud)”. A remoção de MP por processos “dentro de nuvens

(in cloud)” ocorre quando o MP age como um núcleo de condensação e, ao seu redor, a água é

incorporada, originando uma gota de nuvem. A remoção “fora de nuvens (below cloud)” ocorre

quando o MP é carregado por gotas de nuvem ou chuva já formadas.

Monóxido de carbono (CO)

É o principal poluente em áreas urbanas. É um gás incolor e inodoro que resulta da queima

incompleta de combustíveis de origem orgânica (combustíveis fósseis, biomassa etc). Assim,

sua principal fonte é a frota veicular. Altas concentrações de CO são encontradas em áreas de

intensa circulação de veículos.

Dióxido de enxofre (SO2)

É um gás incolor, que resulta principalmente da queima de combustíveis que contêm

enxofre, como carvão, óleo diesel, óleo combustível industrial e gasolina. Nas cidades, é

emitido principalmente por veículos pesados (caminhões e ônibus que utilizam o diesel

como combustível). Compostos contendo enxofre podem ser emitidos naturalmente, tanto

em erupções de vulcões como em partículas de sulfato nos sprays marinhos. Na atmosfera, o

dióxido de enxofre é rapidamente oxidado, formando poluentes secundários, como o ácido

sulfúrico, que é um dos principais componentes da chuva ácida.

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10 Poluição Atmosférica

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Compostos orgânicos voláteis (COVs)

Apesar de não serem poluentes legislados pelo CONAMA, são importantes no estudo da

química atmosférica. Representam uma classe de compostos orgânicos formados principalmente

de hidrocarbonetos. À temperatura ambiente, podem ser encontrados na forma de gás, sólido

ou líquido. A variedade de compostos é enorme, mas o metano (que se encontra na forma

gasosa, é emitido também por fontes naturais e não apresenta risco à saúde) é o COV mais

abundante. Assim, quando nos referirmos aos COVs, estaremos considerando os compostos

orgânicos voláteis, com exceção do metano. Nas cidades, esses gases e vapores resultam da

queima incompleta e evaporação de combustíveis e de outros produtos orgânicos voláteis.

Diversos hidrocarbonetos, como o benzeno, são cancerígenos e mutagênicos, não havendo

uma concentração no ambiente totalmente segura. Eles participam ativamente das reações de

formação da “névoa fotoquímica”.

A névoa fotoquímica, também chamada de smog fotoquímico, recebe tal denominação por

causar a diminuição de visibilidade na atmosfera.

Óxidos de nitrogênio (NOx)

São as somas de óxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2), que são gases

formados durante processos de combustão em altas temperaturas, quando o gás nitrogênio

(N2) do ar reage com o oxigênio (O

2). Em grandes cidades, os veículos geralmente são os

principais responsáveis pela emissão dos óxidos de nitrogênio. O NO é oxidado rapidamente

na atmosfera para NO2 e tem papel importante na formação de oxidantes fotoquímicos,

como o ozônio. Dependendo das concentrações, o NO2 pode causar prejuízos à saúde.

Ozônio (O3)

Oxidantes fotoquímicos é a denominação que se dá à mistura de poluentes secundários

formados pelas reações entre os óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis na

presença de luz solar. Por ser o principal produto dessa reação, o ozônio é utilizado como

parâmetro indicador da presença de oxidantes fotoquímicos na atmosfera. Tais poluentes

formam a chamada névoa fotoquímica.

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Além de prejuízos à saúde, o ozônio pode causar danos à vegetação. É sempre bom

ressaltar que o ozônio encontrado na faixa de ar próxima ao solo (troposfera, onde respiramos)

é chamado de “mau ozônio”, pois é tóxico. Entretanto, na estratosfera (a cerca de 25 km

de altitude), o ozônio tem a importante função de proteger a Terra dos raios ultravioleta

emitidos pelo Sol, como se fosse um filtro.

10.3 Ozônio na troposferaO O

3 é formado naturalmente na atmosfera, tanto na estratosfera, onde forma a camada de

ozônio, quanto na troposfera. Aqui será descrita a química do ozônio troposférico, enquanto na

seção 10.4 a do ozônio estratosférico.

10.3.1 Química básica do ozônio

A luz solar, com radiação de comprimentos de onda menores que 0,41 µm (aqui representada

como hν), dissocia o dióxido de nitrogênio em óxido nítrico e oxigênio atômico:

10.1

O oxigênio atômico, por sua vez, combina-se com um oxigênio molecular na presença de

uma terceira molécula (M, normalmente N2, pois é a molécula mais abundante na atmosfera),

formando o ozônio:

10.2

O ozônio é, então, destruído, ao reagir com o óxido de nitrogênio:

10.3

NO2 + hν → NO + O

O + O2 + M → O

3 + M

O3 + NO → NO

2 + O

2

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10 Poluição Atmosférica

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Havendo radiação solar, o dióxido de nitrogênio se dissocia novamente, voltando à reação

10.1. Portanto, nesse ciclo, há formação e consumo de ozônio, caracterizando uma condição

de estado foto-estacionário. Porém, em determinadas condições de concentração dos NOx e

presença dos COVs emitidos, podem ocorrer eventos de “smog fotoquímico”. Nas grandes

cidades, no entanto, há um grande acúmulo de ozônio, principalmente durante as primeiras

horas da tarde de um dia bastante ensolarado. Esse acúmulo de ozônio só é possível se o NO

deixar de reagir com o O3 (como na reação 10.3). Numa atmosfera urbana, o NO reage com

os COVs, produzindo NO2 e outros produtos e, assim, deixa de consumir O

3, que acaba se

acumulando em concentrações significativas. De uma maneira bastante simplificada, a reação

10.3 é substituída pela reação 10.4, esquematizada na Figura 10.1.

10.4 COV + NO → NO2 + outros COVs

Figura 10.1: Esquema simplificado das reações que formam eventos de “smog fotoquímico”. / Fonte: adaptado de Adalgiza Fornaro, IAG/USP.

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10.4 Ozônio na EstratosferaA camada de ozônio encontra-se na estratosfera, a, aproximadamente, 25 km de altura.

Ela protege os seres vivos na Terra dos danos causados pela radiação ultravioleta do Sol.

Raios ultravioleta em excesso, principalmente na faixa do UV-B (de 280 a 320 nm de

comprimento de onda) e de comprimentos de onda menores, que atinjam a superfície

terrestre, podem acarretar sérios prejuízos à saúde do homem e ao meio ambiente em geral.

O O3 forma-se naturalmente na estratosfera, num ciclo descoberto por Sydney Chapman

em 1930, como mostra a Figura 10.2.

Figura 10.2: Ozônio estratosférico. / Fonte: adaptado de Canal Ciência.

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10 Poluição Atmosférica

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Segundo Chapman (1930) na reação 1 a radiação solar ultravioleta na estratosfera

(com comprimentos de onda inferiores a 240 nm) lentamente dissocia o oxigênio (O2).

Na reação 2 o oxigênio atômico (O) reage de maneira rápida com o O2 na presença de uma

terceira molécula M (que pode ser outro O2 ou N

2) para formar o ozônio (O

3). Na reação 3

o O3 formado passa a absorver rapidamente a radiação com comprimentos de onda inferiores

a 320 nm voltando a se decompor em O2 e O. Na reação 4 o O

3 também pode reagir com

o oxigênio atômico produzindo novamente duas moléculas de O2.O resultado final é uma

reação global onde 3O2 → 2O

3 ou 2O

3 → 3O

2.

Com relação à química do O3 na estratosfera e troposfera, é importante ter em mente que

elas são ligeiramente diferentes. Na estratosfera ocorre a fotólise (dissociação de moléculas por

efeito da radiação eletromagnética) do O2, enquanto na troposfera ocorre a fotólise do NO

2.

10.4.1 Buraco da camada de ozônio

O primeiro clorofluorcarbono (CFC) foi sintetizado no final década de 1920, composto

por 1 átomo de carbono, 2 de cloro e 2 de flúor, (CCl2F

2) CFC-12 ou F-12 (Freon).

Entre suas principais características, estavam: não serem reativos, inflamáveis ou tóxicos.

Além disso, sob pressão normal, encontram-se na forma gasosa, mas com um pequeno aumento

na pressão, condensam, liberando calor e resfriando.

Ao evaporarem, reabsorvem calor, esquentando.

Assim, na década de 60, a industrialização do CFC

permitiu a aceleração da produção de geladeiras e

aparelhos de ar-condicionado.

Em 1972, dois cientistas da Universidade da

Califórnia, Sherwood Rowland e Mario Molina,

conduziram experimentos para determinar se as

características de persistência dos CFCs poderiam

causar algum problema por permanecerem indefini-

damente na atmosfera. Seus testes confirmaram que

os CFCs, estáveis na troposfera, gradualmente atin-

giam a estratosfera, onde estavam sujeitos à radiação

UV que não chegava à superfície da Terra por serem Figura 10.3: Ciclo de destruição do ozônio. / Fonte: adaptado de NOAA.

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absorvidas pelo ozônio estratosférico. Na estratosfera, a radiação UV quebra a molécula de CFC,

liberando um átomo de cloro, que, por sua vez, ataca o ozônio estratosférico (Figura 10.3).

O átomo de cloro age como um catalisador, ou seja, acelera uma reação química sem ser

consumido pela reação. Como os CFCs podem durar de 40 a 100 anos na estratosfera, eles têm

o potencial de quebrar milhares de moléculas de ozônio. Em 1985, alguns cientistas britânicos

que trabalhavam na Antártida reportaram uma diminuição de 50% na camada de ozônio acima

do polo sul. Não é exatamente um buraco na estratosfera no qual inexiste ozônio, mas uma

região onde a concentração do gás está abaixo de um limite médio. Essa região aparece, por

exemplo, sobre a Antártica nos meses de setembro e outubro.

O Protocolo de Montreal (1987) exigiu cortes de 50% em relação aos níveis de 1986,

tanto na produção quanto no consumo de cinco principais CFCs até 1999. A Figura 10.4

mostra a concentração do CFC-11 entre 1977 e 1996. É interessante observar que a redução

na produção (e, portanto, emissão de CFC para a atmosfera) fez com que as concentrações se

estabilizassem em um patamar. Entretanto, esse CFC que continua disponível na troposfera

ainda poderá ser transportado para a estratosfera e destruir moléculas de ozônio.

Figura 10.4: Medidas das concentrações atmosféricas de CFC-11 em partes por tonelada(ppt). / Fonte: adaptado de NOAA.

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10 Poluição Atmosférica

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10.4.2 Medida da concentração de O3 na camada de ozônio

Imagine uma coluna desde a superfície da Terra

até o espaço (Figura 10.5). Se todo o ozônio

contido nessa coluna fosse submetido às condições

normais de temperatura e pressão (0 °C e 1013,25

hPa), a coluna teria 0,3 cm de altura (0,3 atm∗cm).

Uma unidade Dobson corresponde a 0,001 atm∗cm.

Portanto, a média de ozônio na atmosfera corres-

ponde a 300 unidades Dobson.

A concentração média de ozônio na estratosfera

corresponde a 300 unidades Dobson. As regiões onde

a concentração é inferior a 220 unidades Dobson são

caracterizadas como “buracos de ozônio”. Buracos já foram observados na Antártica, no

Ártico, na Sibéria.

A Figura 10.6 mostra a variação do buraco de ozônio nos meses de setembro de 1995 a 2007.

Nota-se que há anos em que o buraco é maior e outros, em que o buraco é menor.

Figura 10.5: Medida da concentração na camada de ozônio.

Figura 10.6: Média mensal do Ozônio Total para o mês de setembro de 1995 a 2007. Fonte: WDC.

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Além disso, nota-se que, mesmo com a estabilização das concentrações de CFCs na tropos-

fera, a área do buraco de ozônio aumenta a cada ano, começando cada vez mais cedo (meados

de agosto) e terminando cada vez mais tarde (dezembro).

10.5 Fatores atmosféricos que afetam a poluiçãoEpisódios de poluição do ar estão intimamente ligados às condições atmosféricas. É impor-

tante frisar os seguintes fatores:

10.5.1 Vento

O papel do vento na dispersão de poluentes atmosféricos é fundamental. O vento vai deter-

minar o quão rápido os poluentes emitidos por uma determinada fonte serão misturados com

o ar ao seu redor e qual distância atingirão. Normalmente, não se espera que episódios de altas

concentrações de poluentes atmosféricos ocorram quando há vento forte. Altas concentrações

de poluentes são permitidas quando os poluentes se acumulam, ou seja, quando não há vento

ou ele é muito fraco.

Figura 10.7: Variação da área do buraco de ozônio entre 1995 e 2006. / Fonte: adaptado de WDC.

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10 Poluição Atmosférica

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10.5.2 Estabilidade e Inversão Térmica

Relembrando os conceitos de estabilidade atmosférica, vistos no texto Estabilidade

atmosférica, nuvens e preciptação, a estabilidade atmosférica determina qual é a extensão

que uma parcela de ar poderá ascender na camada de ar. Uma atmosfera instável promove

correntes de ar verticais, enquanto que uma atmosfera estável inibe movimentos verticais.

Consequentemente, uma pluma de fumaça lançada numa atmosfera estável tende a se espalhar

horizontalmente, havendo pouca mistura na vertical. No inverno, é comum observar inversões

térmicas na região metropolitana de São Paulo. A inversão térmica ocorre em noites com céu sem

nuvens e ventos muito fracos. Nesses dias, a superfície da Terra perde muita radiação, esfriando

mais que a atmosfera acima dela (Figura 10.8b). Assim, a temperatura acaba aumentando com

a altura ao invés de diminuir, como normalmente acontece. Daí o termo “inversão térmica”.

Esse tipo de perfil de temperatura (que aumenta com a altura) torna a atmosfera extremamente

estável, inibindo qualquer tipo de movimento vertical. Nessas condições, toda a poluição

emitida pelos veículos e outras fontes da região metropolitana vão se acumulando nessa camada

estável, que se torna visível (uma camada amarronzada), como mostrado na Figura 10.9.

a b

Figura 10.8: (a) atmosfera instável e (b) atmosfera estável, caracterizando uma inversão térmica.

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Na ocorrência de inversão térmica, é interessante computar a sua altura, gradiente

adiabático e investigar a sua origem (causas). Na sequência são abordados algumas das causas

das inversões térmicas.

• Radiação: Numa noite clara e de céu limpo, a superfície continua se resfriando devido

à emissão de radiação e o ar adjacente à superfície resfria por condução. Pela manhã, o

aquecimento da superfície faz com que a inversão desapareça. Contudo, a presença de

neblina pode retardar o aquecimento da superfície e o desaparecimento da inversão.

• Frente fria: Uma frente fria faz com que o ar frio penetre por baixo do ar quente,

causando uma inversão acima da superfície.

• Brisa marítima: A brisa marítima pode fazer com que o ar frio vindo do mar penetre

sob o ar quente que sobe sobre a terra.

• Anticiclones: são sistemas de alta pressão que favorecem movimentos descendentes de ar

no seu centro (o que inibe a formação de nuvens). Regiões sob a atuação de anticiclones

possuem grande perda radiativa no período noturno o que favorece a ocorrência de

inversão térmica.

Figura 10.9: Acúmulo da poluição emitida pelos veículos e outras fontes poluidoras em uma região metropolitana.

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10 Poluição Atmosférica

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10.6 Poluição atmosférica e ambientes urbanos10.6.1 Ilha de calor

É uma anomalia térmica, onde o ar da cidade se torna mais quente que o das regiões

vizinhas. Os efeitos da ilha de calor são bons exemplos das modificações causadas pelo homem

na atmosfera. As ilhas de calor surgem a partir do momento em que se modifica o uso do

solo, ou seja, superfícies “naturais” são pavimentadas, ocupadas por edifícios e outros tipos de

infraestrutura. Algumas modificações que contribuem para que as temperaturas urbanas sejam

maiores são:

• retirar árvores e vegetação implica diminuir os efeitos naturais do resfriamento, como

sombreamento e evapotranspiração.

• o ar quente pode ficar preso entre prédios altos e ruas estreitas, diminuindo a circulação do ar.

• o calor emitido por veículos, indústrias e diversos equipamentos podem aquecer o ar mais

próximo, intensificando o efeito da ilha de calor.

• uma grande quantidade de poluentes na atmosfera (dióxido de carbono) absorve mais a

radiação terrestre.

O ar frio rodeia a ilha de calor: a zona rural, com sua vegetação natural, torna-se uma região

mais fria; a zona urbana, com seu material característico na construção de prédios, áreas comer-

ciais e residenciais, cria uma região mais quente (Figura 10.10). Esse contraste térmico pode

gerar circulações locais, intensificando movimentos verticais sobre as ilhas de calor, como mos-

trado na figura. O acoplamento entre movimentos verticais mais intensos e a entrada da brisa

marítima na região metropolitana de São Paulo, por exemplo, pode levar à maior precipitação

sobre a região urbana quando comparada à região mais periférica. Essa região (urbana) quase

totalmente pavimentada e sem superfícies de infiltração, ao receber uma grande quantidade de

chuva, acaba sofrendo com enchentes, como vem sendo sempre noticiado nos meses de verão.

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10.6.2 Deposição ácida

Poluentes emitidos por fontes antrópicas, principalmente os óxidos de enxofre e de nitro-

gênio ou suas partículas resultantes, podem ser transportados por longas distâncias pelo vento.

Esses poluentes podem ser removidos da atmosfera por deposição seca ou úmida. O termo

deposição ácida compreende a deposição seca (tanto desses gases quanto de suas partículas) e a

úmida (também conhecida como chuva ácida).

A precipitação já é naturalmente ácida, ou seja, tem um pH de 5,6. Isso ocorre porque

o CO2 da atmosfera se dissolve nas gotas de chuva, formando o ácido carbônico e a torna

ligeiramente ácida.

Diferentemente do CO2, os óxidos de enxofre e de nitrogênio emitidos nas atividades humanas

para a atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva. Altas concentrações de

deposição ácida podem danificar plantas e recursos hídricos.

A chuva ácida afeta florestas, principalmente aquelas que estão em altas altitudes. A água acidificada

dissolve os nutrientes que estão no solo e arrasta-os rapidamente antes que as plantas possam utilizá-los

para crescer. A chuva ácida pode causar ainda a liberação de algumas substâncias tóxicas (como

o alumínio) no solo, prejudicando sua fertilidade. Um exemplo pode ser visto na Figura 10.11.

a b

Figura 10.10: Ilha de calor. / Fonte: adaptado de Blogspot.

A chuva só é considerada ácida se seu pH for menor que 5.

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10 Poluição Atmosférica

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O impacto da chuva ácida em monumentos históricos também é grande e seu efeito é

mostrado na Figura 10.12, na estátua de arenito. A chuva ácida produzida pela poluição do ar

gerada na região altamente industrializada, provavelmente, explica os danos graves.

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Belmont, CA: Brooks/Cole, Cengage Learning, 2009.

Blogspot. Disponível em: <http://1.bp.blogspot.com/_H7FikL4Q7oY/SfifwVlpo9I/

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pesquisa/00108_4.jpg>.[s.d].

CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental/Secretaria do Meio Ambiente.

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Chapman, S. A. Theory of Upper Atmospheric Ozone. Q. J. Roy. Meteorol.Soc., Mem. 3,

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Lombardo, M. A. Ilha de calor nas metrópoles: o exemplo de São Paulo. São Paulo: Editora

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NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Disponível em: <http://www.

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Figura 10.11: Efeito da chuva ácida sobre plantação. / Fonte: Thinkstock.

Figura 10.12: Efeito da chuva ácida sobre monumentos históricos. / Fonte: Thickstock.

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GlossárioChuva ácida: qualquer forma de precipitação (envolvendo ou não a água) com elevados níveis de ácidos

nétrico e sulfúrico. Portanto, a chuva ácida está associada tanto com a deposição seca e úmida.

Deposição seca: queda de pequenas partículas e gases sobre a superfície terrestre, sem haver chuva, granizo, neve e nevoeiro.

Deposição úmida: processo pelo qual os aerossóis e gases são removidos da atmosfera e depositados na superfície terrestre através da chuva, granizo, neve e nevoeiro.

Evapotranspiração: O termo evapotranspiração está relacionado à evaporação da água do solo, rios, lagos, represas, oceanos etc. e à transpiração das plantas.

Hidrocarbonetos: Compostos orgânicos formados por carbono e hidrogênio.

Inversão térmica: quando uma camada de ar frio encontra-se abaixo de uma de ar quente. Como o ar frio é mais denso ele não consegue ascender verticalmente. Assim, em geral, não haverá dispersão de poluentes.

Poluente atmosférico: qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos pelo conselho nacional do meio ambiente (CONAMA) e que causem problemas ao homem, fauna e flora.

Poluentes primários: aqueles que são emitidos diretamente por uma fonte.

Poluentes secundários: aqueles que são formados na atmosfera, por exemplo, por reações químicas entre poluentes primário e constituintes naturais da atmosfera.