POLUIÇÃO

AR

DO

Ciências do ambiente-

impactos ambientais

Profa. Dra. Vivian C. C. Hyodo

UNIDADE I

1.1. Introdução.

1.2. Composição da atmosfera

1.3. Altura e estrutura da atmosfera

1.4. Algumas definições importantes

1.5. Classificação dos poluentes

1.6. Unidades de medida para poluentes

atmosféricos

O AR ATMOSFÉRICO

• A atmosfera é um composto gasoso com

mais de 1000 km de espessura que

envolve o globo terrestre.

• A ação que a força da gravidade exerce

sobre suas moléculas assegura a

presença deste invólucro vital para

homem

ESTRATOS ATMOSFÉRICOS

TERRA

TROPOSFERA

ESTRATOSFERA

IONOSFERA

EXOSFERA

Altitude média 11km

Altitude 12 a 80km

Altitude 80 a 600km

Altitude 600 a 1000km

COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA

Gases

% em Volume

Nitrogênio

Oxigênio

Vapor de água

Argônio

Dióxido de Carbono

Neon

Hélio

Metano

78.1%

21%

varia de 0 - 4%

0.93%

por volta de 0.3%

abaixo dos 0.002%

0.0005%

0.0002%

AR

POLUIÇÃO ÁGUA estão quase sempre interrelacionadas.

SOLO

POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

INTRODUÇÃO

PRINCIPAIS

POLUENTES DO AR

Cinco compostos significam mais de 90% do

problema da contaminação atmosférica:

1. Monóxido de carbono (CO);

2. Óxidos de nitrogênio (NOx);

3. Hidrocarbonetos (HC);

4. Óxidos de enxofre (Sox);

5. Partículas

QUALIDADE DO AR

•

- POEIRAS: São partículas sólidas produzidas por manipulação, esmagamento,

trituração e desintegração da matéria orgânica ou inorgânica, tais como rochas,

minérios, etc.

- FUMOS: são partículas sólidas resultantes da condensação ou (re)sublimação de

gases. Têm diâmetro médio inferior 0,5 µm.

-NÉVOAS: são gotículas líquidas em suspensão, produzidas pela condensação dos

gases ou pela passagem de um líquido a estado de dispersão.

- VAPOR: é a forma gasosa de substâncias normalmente sólidas ou líquidas (a 25 0C e

760 mmHg) que podem voltar a estes estados por aumento da pressão ou por

dimunuição da temperatura.

- GASES: são normalmente fluidos sem forma que ocupam o espaço que os contêm e

só podem liquefazer-se ou solidificar-se sob a ação combinada de aumento de pressão e

redução da temperatura.

1.4. Algumas definições importantes

Poluentes Primários, são aqueles

que são emitidos diretamente

pelas fontes para a atmosfera,

sendo expelidos diretamente por

estas (p.ex. os gases que provêm

do tubo de escape de um veículo

automóvel ou de uma chaminé de

uma fábrica).

Exemplos: monóxido de carbono

(CO), óxidos de azoto (NOx)

constituídos pelo monóxido de

azoto (NO) e pelo dióxido de azoto

(NO2), dióxido de enxofre (SO2) ou

as partículas em suspensão

Poluentes Secundários, os que resultam de reações químicas que ocorrem na atmosfera e

onde participam alguns poluentes primários.

Exemplo: o ozônio troposférico (O3), o qual resulta de reações fotoquímicas, isto é realizadas na

presença de luz solar, que se estabelecem entre os óxidos de azoto, o monóxido de carbono ou os

Compostos Orgânicos Voláteis

1.5. Classificação dos

poluentes

De acordo com a origem:

a) Primários

b) Secundários

Classificação dos poluentes...

De acordo com o estado: a) Gases e vapores: CO, CO2, SO2, NO2

b) Partículas sólidas e líquidas: poeiras, fumos, névoas

(AEROSÓIS ou AERODISPERSÓIDES).

-

De acordo com a composição química: a) Poluentes orgânicos: HC’s, aldeídos e cetonas

b) Poluentes inorgânicos: H2S, HF, NH3

Emissões primárias

A. Partículas finas (menos que 100 m em diâmetro)

Metal; carbono; alcatrão; resina; polém; fungos; bactérias; óxidos;

nitratos; sulfatos; silicatos; etc.

• catalizadores de reações normalmente lentas devido a alta

superfície específica;

•núcleos de condensação e coalescência de outras partículas e

vapores;

•alta toxicidade para plantas e animais ou corrosivos de

estruturas metálicas;

•se radioativas podem provocar mutações genéticas;

•como partículas sofrem atração gravitacional e eletrostática,

sujando tecidos, edifícios, etc.;

•efeitos adversos à saúde ao exceder 80 g/m³ em média

Emissões primárias...

B Partículas grosseiras (maior que 100 m em diâmetro)

Apresentam os mesmos problemas em grau diminuído, porque:

• atração gravitacional mais efetiva;

•encontra limites nos mecanismos fisiológicos de defesa dos

animais e homem;

•permitem muito menos oportunidade para reações com

outros componentes do ar poluído (pequenas superfícies

específicas);

•causam menos incômodos a população.

Emissões primárias...

C. Compostos orgânicos

Composto Grupo funcional Função

CH 3 -OH OH ÁLCOOL

CH 3 - C - CH

3 CETONA

CH 3 - NH

2 NH 2 AMINA

CH 3 - C

O

OH

C

O

O

OH

C ÁCIDO

ORGÂNICO

CH 3 - O - CH

3 O ÉTER

CH 3 - C

O

H

O

H

C ALDEÍDO

CH3 – SH R SH Compostos Sulfurados

(MERCAPTANAS)

Hidrocarbonetos

aromáticos e alifáticos, saturados e

insaturados e seus derivados

oxigenados e halogenados.:

emitidos como vapores ou até

gotículas

odores

alguns são associados a câncer

2. Fontes de poluição atmosférica:

•

2.1) Fontes naturais: poluição originada por fenômenos

biológicos e geoquímicos como é o caso das reações químicas

na atmosfera.

2.2) Fontes antropogênicas: poluição originada pela atividade

humana (industrial ou urbana):

a) Fontes estacionárias (ou fixas): combustão, processo

industrial, queima de resíduos sólidos.

•

b) Fontes móveis: veículos automotores, barcos, trens, etc.

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

• FONTES MÚLTIPLAS

podem ser FIXAS ou

MÓVEIS, geralmente se

dispersam pela comunidade,

oferecendo grande

dificuldade de serem

avaliadas na base de fonte

por fonte Ex: Carros x

Ex: Casas

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

• FONTES ESPECÍFICAS

são FIXAS em

determinado território,

ocupam na comunidade

área relativamente

limitada e permitem uma

avaliação na base de

fonte por fonte

Ex: Indústrias

Poluição

atmosférica

urbana

POLUIÇÃO DO AR NAS

ATMOSFERAS URBANAS

Principais fontes de poluição do ar e

principais poluentes

FONTES POLUENTES

COMBUSTÃO Material particulado. Dióxido de enxofre; Trióxido

de enxofre, Monóxido de carbono,

Hidrocarbonetos e Óxidos de nitrogênio

FONTES PROCESSO INDUSTRIAL Mat. particulados (fumos, poeiras, névoas)

Gases: - SO2- SO3 - Hcl, Hidrocarbonetos

ESTACIONÁRIAS QUEIMA RESÍDUOS

SÓLIDOS

Material particulados

Gases: - - SO2 - SO3 - Nox - HCl

OUTRAS Hidrocarbonetos, Material particulado

FONTES MÓVEIS Veículos: Gasolina,

Diesel, Álcool, Aviões, Moto,

Barcos, Trens

Material particulado, Monóxido Carbono, Óxidos

de Nitrogênio, Hidrocarbonetos. Aldeídos, Ácidos

Orgânicos.

FONTES NATURAIS Material particulados - poeiras

Gases: SO2 - H2S - CO - NO2, Hidrocarbon

REAÇÕES QUÍMICAS NA ATMOSFERA. EX:

Hidrocarbonetos + óxidos de nitrogênio (luz solar)

Poluentes secundários - Aldeídos, Ácidos orgânicos,

Nitratos orgânicos, Aerosol fotoquímico, etc.

Referência: CETESB - Relatório de qualidade do ar na região metropolitana de São Paulo(RMSP) e em Cubatão, 1988.

• A poluição natural é originada por

fenômenos físicos, biológicos e

geoquímicos.

• Entre as fontes naturais podemos

apontar o solo, a vegetação (polinização),

os oceanos, vulcões e fontes naturais de

líquidos, gases e vapores, descargas

elétricas atmosféricas, etc

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

FONTES NATURAIS

FONTES DA POLUIÇÃO

ATMOSFÉRICA

FONTES NATURAIS

Lago da Paz – república dos Camarões (21/08/1986)

HAVAI - KILAUEA

Setembro 2004 – emissão de 2500

toneladas de enxofre por dia

Ativo desde 1983

Transmissão da

Tuberculose , gripe,

etc ...

Os seres

humanos...

DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

• FONTES

respiração, decomposição de plantas e animais e queimadas naturais de florestas;

queima de combustíveis fósseis, desflorestamento, queima de biomassa e fabricação de cimento

• CONCENTRAÇÃO

antes 1750 - 280 ppmv (partes por milhão por volume )

em 1958 – 315 ppmv

em 1992 – 355 ppmv

DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

• Contribui para o equilibrio térmico do

planeta

• Matéria prima para fotossíntese

• EFEITOS

Principal gás do “efeito estufa”

METANO (CH4)

• FONTES

Matéria orgânica em decomposição

Cultivo de arroz, queima de biomassa, queima de

combustíveis fósseis

• CONCENTRAÇÃO

Atual – 1,72 ppmv

Antes Revolução Industrial – 0,8 ppmv

• EFEITOS

Pulmões

Sistema cardiovascular e sistema

nervoso

METANO (CH4)

• FONTES

Oceanos, florestas tropicais

Produção de nylon, ácido nítrico, atividades agrícolas, queima de biomassa e queima de combustíveis fósseis

• CONCENTRAÇÃO

Em 1993 – 310 ppbv (partes por bilhão por volume)

Antes Revolução Industrial – 275 ppbv

ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO2)

ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO2)

• EFEITOS

Inflamações do sistema respiratório (traqueítes, bronquites crônicas, enfisema pulmonar, broncopneumonias)

Reduz fotossíntese

Chuvas ácidas

MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

• FONTES

Tráfego (veículos)

Indústrias

Vegetação

• CONCENTRAÇÃO

A partir dos anos 80, a emissão de CO pelos

automóveis passou de 33 gramas por quilômetro rodado

(gCO/Km) para 0,43 gCO/Km o que resultou numa

queda progressiva na poluição, mesmo com o aumento

da frota de veículos. Contudo em 2000 apresentou um

pequeno crescimento.

• FONTES:

produção de espumas, industria de ar condicionado, aerossois

• EFEITOS

Destruição da camada de ozônio

Efeito estufa

Radiação ultravioleta (queimaduras de pele, câncer de pele)

HALOCARBONOS (CFCs, HCFCs, HFCs)

PADRÕES DE QUALIDADE DO

AR

• São concentrações máximas de poluentes

suportáveis por um dado intervalo de

tempo.

• Depende da toxidez específica de cada

poluente, de sua concentração e do tempo

de exposição.

MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

• EFEITOS

Concentração

atmosférica de CO

(ppm)

Tempo médio para

acumulação (minutos) Sintomas

50 150 Dor de cabeça leve

100 120 Dor de cabeça moderada

e tontura

250 120 Dor de cabeça severa e

tontura

500 90 Náuseas, vômitos,

colapso

1.000 60 Coma

10.000 5 Morte

DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)

• FONTES

Combustão (petróleo e carvão mineral)

Veículos à diesel

• EFEITOS

Sistema respiratório

Problemas cardiovasculares

Chuva ácida

CHUVA ACIDA

• Precipitação (chuva) de solução ácida,

contendo principalmente ácido sulfúrico

(H2SO4) e ácido nítrico (HNO3) com pH

em torno de 2

• H2O + SO2

• H20 + NO

CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS

• Nas florestas

– Destruição das células respiratórias das

folhas das árvores, ocasionando a morte de

árvores, incluindo sementes.

• Aumento da acidez das águas dos lagos

– Destruição da vegetação aquática

– Morte de peixes e animais que se utilizam

dessa água.

CHUVAS ÁCIDAS - EFEITOS

• No solo

– Remoção de nutrientes

• Construções civis

– Corrosão dos materiais

– Concreto, ferro, etc).

CHUVA ACIDA

• Afetam mais diretamente as regiões

industrializadas grande emissão de

dióxido de enxofre na queima de petróleo

e carvão (termelétrica)

• Problema global ventos transportam

partículas poluentes.

Monumento corroído por chuva ácida

SMOG

SMOG = Smoke + Fog

• Fenômeno que acontece nos grandes

centros urbanos

• Combinação de fumaça (SMOke) e

nevoeiro (foG) em áreas urbanas

densamente industrializadas.

SMOG

• Grande massa de ar estagnada

contaminada por gases, vapores e

fumaça.

• Principalmente as emissões provenientes

dos automóveis

• Áreas rurais queimadas de florestas.

SMOG

• Condições geográficas e meteorológicas

são muito importantes para o

agravamento ou atenuação do efeito da

poluição do ar e em particular, do Smog.

CONSEQUÊNCIAS DO SMOG

• Inversão térmica

– Manutenção da baixa temperatura na

superfície durante o dia com aumento da

temperatura das camadas superiores da

atmosfera.

• Doenças respiratórias

– Bronquites

• Problemas cardíacos.

• Concentração de fumaça na superfície.

SMOG FOTOQUÍMICO

• FONTES

reação dos hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio na

presença de luz solar

• CONCENTRAÇÃO

0,3 ppmv

SMOG FOTOQUÍMICO

• REDUÇÃO

Controle dos veículos automotores (combustão)

• EFEITOS

Irritação dos olhos e vias respiratórias

Envelhecimento precoce e corrosão dos tecidos

SMOG FOTOQUÍMICO

• Los Angeles, São Paulo e outras grandes

metrópoles sofrem ameaças de

contaminação pelo smog. Em Londres,

ocorreu o mais grave episódio devido à

conjugação de vários fenômenos

meteorológicos. O famoso The great smog

de 1952.

ACIDENTE DE DONORA

• Uma inversão térmica sobre Donora, no

estado da Pensilvânia nos E.U.A., no ano

de 1948, causou doenças respiratórias em

6.000 pessoas e levou à morte 21

pessoas.

ACIDENTE DE DONORA

• Era uma tarde de outono no oeste da

Pensilvânia, num sábado e o céu estava

nublado e parado. Donora era uma

pequena cidade de 14.000 habitantes às

margens do Rio Monongahela. Até o fim

da noite daquele dia, 11 pessoas

morreram e mais 10 morreriam nas horas

seguintes.

ACIDENTE DE DONORA

• Na segunda-feira, quase metade da

população estava em hospitais ou de

cama em casa com fortes dores de

cabeça, vômitos e cólicas.

The Great SMOG or Big Smoke

• A primeira inversão térmica associada a

grandes proporções de concentração de

poluentes no ar ocorreu em dezembro de 1952

(do dia 05 ao dia 09) em Londres, sendo

conhecida em inglês como The Great SMOG.

Naquela época os poluentes da combustão de

carvão com alto teor de enxofre associado à

uma inversão térmica prolongada provocou a

morte de 4.000 pessoas nas semanas seguintes

ao fenômeno.

EFEITO ESTUFA

E

BURACO NA CAMADA

DE OZÔNIO

Mocinho ou vilão?

ENTENDENDO O EFEITO ESTUFA

O efeito de estufa é natural e indispensável à

Vida na Terra!!!

POTENCIALIZADORES DA

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

• Inversão térmica.

• Direção dos ventos.

• Condições meteorológicas.

• Vegetação.

Efeito Estufa natural (“mocinho”): grande parte se deve a presença

de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e partículas de água

12%)

Em consequência da poluição (“vilão”): Se deve principalmente pelo

dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O),

clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o

hexafluoreto de enxofre (SF6)

A TERRA: UMA GRANDE ESTUFA

O SUPERAQUECIMENTO GLOBAL E SUAS

CONSEQUÊNCIAS

O aumento no teor atmosférico dos gases-estufa leva a um maior

bloqueio da radiação infravermelha, causando uma exacerbação do efeito

estufa: aquecimento da atmosfera e aumento da temperatura da

superfície terrestre

Elevação do nível dos mares

Alterações climáticas em todo o planeta

Aumento da biomassa terrestre e oceânica

Modificações profundas na vegetação característica de certas

regiões e típicas de determinadas altitudes

Aumento na incidência de doenças e proliferação de insetos

nocivos ou vetores de doenças

ESTAMOS PERDENDO PROTEÇÃO

COMO A CAMADA DE OZÔNIO PROTEGE A TERRA?

Quimicamente temos:

OOUVO

OOO

OOUVO

23

32

2

COMO SE FORMA O BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO?

Os CFCs sobem lentamente para camadas superiores à camada de ozônio. Os raios

ultravioletas decompõe os CFCs, liberando átomos de Cloro (Cl). O cloro como é

mais denso, desce, voltando para a camada de ozônio, destruindo-o.

Quimicamente temos

OClClO

OClOOCl

23

OS EFEITOS DA DIMINUIÇÃO DA CAMADA DE

OZÔNIO ATINGEM O HEMISFÉRIO SUL

aumento nos casos de câncer de pele e catarata em regiões do hemisfério sul,

como a Austrália, Nova Zelândia, África do Sul e Patagônia.

Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos cidadãos acima de

65 anos apresentam alguma forma de câncer de pele; a lei local obriga as

crianças a usarem grandes chapéus e cachecóis quando vão à escola, para se

protegerem das radiações ultravioletas.

A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que apenas na Austrália,

estejam surgindo anualmente 10 mil casos de carcinoma de pele por causa da

redução da camada de ozônio.

O Ministério da Saúde do Chile informou que desde o aparecimento do buraco

na camada de ozônio sobre o pólo Sul, os casos de câncer de pele no Chile

cresceram 133%; atualmente o governo faz campanhas para a população utilizar

cremes protetores para a pele e não ficar exposta ao sol durante as horas mais

críticas do dia.

ACÕES PREVENTIVAS REDUZEM A

CONCENTRAÇÃO DE POLUENTES

CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES POR VEÍCULOS AUTOMOTORES

Uso de combustíveis menos poluidores,

o gás natural por exemplo

Instalação de catalisadores

Operação e manutenção adequadas do

veículo, visando o bom funcionamento do

mesmo

Rodízio de carros

CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES PELAS INDÚSTRIAS

Altura adequada das chaminés de

indústrias, em função das condições de

dispersão dos poluentes

Uso de matérias primas e combustíveis

que resultem em resíduos gasosos menos

poluidores

Melhoria da combustão: quanto mais

completa a combustão, menor a emissão

de poluentes

Instalação de filtros nas chaminés

Tratamento de resíduos químicos

O QUE PODEMOS FAZER PARA CONTRIBUIR COM A DIMINUIÇÃO DE

POLUENTES?

Evitar queimar compostos orgânicos ou

lixo de um modo geral

Plantar mais árvores

Reduzir o lixo

Fazer vistorias constantes em seus

veículos e se empresário, em suas

indústrias.

Prefira organizar um sistema de

caronas, diminuindo o volume de carros

nas ruas

Matriz de Transporte - Brasil

Modais de transporte - Mundo

Custo Brasil x USA

ACOMPANHE A EVOLUÇÃO DO BURACO NA

CAMADA DE OZÔNIO (1980-1991)

SITUAÇÃO ATUAL DA CAMADA DE OZÔNIO

Em setembro de 2000, com

29,78 milhões de Km2

Em setembro de 2003, com

28,2 milhões de Km2

O PROTOCOLO DE KYOTO (1997)

Acordo internacional, assinado por 84 países, em 1997, em Kyoto no

Japão, que estabelece, entre 2008 e 2012, a redução de 5,2% dos gases-

estufa, em relação aos níveis em 1990.

METAS DE REDUÇÃO

Países da União Européia – 8%

Estados Unidos – 7%

Japão – 6%

Para a China e os países em

desenvolvimento, como Brasil, Índia

e México, ainda não foram

estabelecidos níveis de redução

Balão com os dizeres “Bush & Co. =

desastre ambiental” na Patagônia

(Argentina) em protesto contra os E.U.A

FIM

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