USO DE AMOSTRADORES PASSIVOS PARA O …usuarios.upf.br/~engeamb/TCCs/2012-2/LET%CDCIA%20CANAL%20VIEIRA.pdf · passivos, que são dispositivos simples que fazem o uso da ab/adsorção,

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Letícia Canal Vieira

USO DE AMOSTRADORES PASSIVOS PARA O

MONITORAMENTO DO AR

Passo Fundo, 2012.

1

Uso de amostradores passivos para o monitoramento do ar

Letícia Canal Vieira

USO DE AMOSTRADORES PASSIVOS PARA O

MONITORAMENTO DO AR

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao

curso de Engenharia Ambiental, como parte

dos requisitos exigidos para obtenção do título

de Engenheiro Ambiental.

Orientador: Prof. Eduardo Pavan Korf, Mestre.

Passo Fundo , 2012.

2

3


4

AGRADECIMENTOS

O meu primeiro agradecimento só poderia ser aos meus pais Sergio Renato Vieira e

Sonia Canal Vieira. Por terem me dado a vida, a educação e sempre terem me apoiado e

confiado em minhas decisões. Se não fosse por eles certamente não estaria hoje concluindo o

curso de Engenharia Ambiental. Também gostaria de agradecer a minha irmã Gabriela Canal

Vieira pelo apoio e companheirismo ao longo de toda a jornada.

E certamente não seria possível ter realizado este trabalho sem a orientação e o apoio

do professor Msc. Eduardo Pavan Korf. Assim como o auxilio do colega João Vitor Mazutti e

das laboratoristas Marilda Ferreira dos Santos e Manuelli Zulpo.

Meu agradecimento também se estende a todos os amigos e colegas queridos que me

deram força e me ajudaram a superar os momentos de dificuldade. Cito aqui especialmente

Rafaela Wagner, Amanda Valério Espíndola, Roges Pizzatto Luiz, Polyanna dos Santos,

Emanuela Bazzan, Daiane Mara Walker, Karla Kassiane Ribeiro e o melhor ouvinte de

angústias Bruno Argenton.

“Nada há como começar para ver como é árduo concluir.”

Victor Hugo

5


RESUMO

A Universidade de Passo Fundo (UPF) possui emissões das mais diversas fontes, sendo o

monitoramento do ar uma necessidade, com o intuito de serem cumpridos os padrões de

qualidade do ar e preservada a saúde dos usuários do campus. A dificuldade de realização de

monitoramento decorre do fato de a técnica comumente utilizada para este fim ser o

monitoramento ativo, que depende de altos investimentos, tornando está prática inviável para

a realidade da instituição. Uma alternativa que pode ser aplicada é o uso de amostradores

passivos, que são dispositivos simples que fazem o uso da ab/adsorção, construídos a partir de

materiais de baixo custo e não necessitando de energia elétrica. Os objetivos do trabalho

constituíram em desenvolver, avaliar e verificar a viabilidade do uso de um amostrador

passivo para os poluentes atmosféricos NO2, SO2 e O3, comparando os resultados obtidos com

a legislação e avaliando o seu custo, visando possibilitar o seu uso em estudos de

monitoramento ambiental do ar. Os amostradores passivos tiveram seu funcionamento

baseado na Lei de Fick e constituíram em uma estrutura de 25 mm de diâmetro e 1,8 mm de

altura, contando com um filtro com solução absorvente especifica para o poluente, uma

membrana de Teflon e uma tela de aço inox. A análise da concentração do poluente no filtro

foi realizada por metodologias baseadas em espectrofotometria molecular, sendo que para o

NO2 foi utilizado o método de Griess-Saltzman modificado (SALTZMAN, 1954), para SO2 o

método de Rossete et al. (2011) e para o O2 o método de Bucco (2010). Os amostradores

foram distribuídos em diversos pontos dentro da universidade, sendo estes: o gerador de

energia, o boiler de aquecimento das piscinas, o pórtico de entrada, uma capela de exaustão de

um laboratório de aulas práticas de química e um local com menor influencia antrópica com o

objetivo de representar o branco. Os resultados obtidos entre todos os pontos para o NO2

variaram entre 0,11 a 3,10 µg/m³, para o SO2 entre 20,6 a 1306,09 µg/m³ e para o O3 entre

0,66 a 4,8 µg/m³, sendo que os resultados foram na sua maioria abaixo dos padrões

apresentados pela legislação brasileira de qualidade do ar CONAMA 003/90 (BRASIL,

1990). Os amostradores que detectaram maiores concentrações dos poluentes foram os

localizados próximos ao gerador de energia da universidade, seguido dos amostradores

instalados no pórtico, que tinham como objetivo detectar a poluição veicular. Cabe salientar

que a metodologia de análise utilizada para o amostrador passivo de SO2 não foi considerada

adequada. O custo dos amostradores ficou em torno de R$ 16,00, dependendo do poluente

6

analisado e de acordo com a economia local. Os amostradores passivos apresentaram-se como

uma técnica de fácil aplicação, economicamente viável em meio acadêmico, sendo, portanto

adequada a UPF.

Palavras-chaves: Poluição Atmosférica. Lei de Fick. UPF.

7


ABSTRACT

The University of Passo Fundo (UPF), has emissions of a wide variety of sources, being the

air monitoring a necessity, with the intention of fulfilling the air quality patterns and preserve

the health of the users of the campus. The difficulty in air monitoring comes from the fact that

the technique current used for this purpose is the active monitoring that depends of higher

investments, making these practice unreal to the institution. One alternative to that is the use

of passive samplers, simple device that is based in the processes of absorption and adsorption,

built from materials of low cost and without need of electric energy. The objectives of this

paper were to develop, evaluate and verify the viability of the use of passive samplers for the

atmospheric pollutants NO2, SO2 and O3, comparing the results with the Brazilian legislation

and evaluating its cost, aiming become possible its use in studies of environmental air

monitoring. The passive samples have its functioning based on the Fick's Law and are

constituted in a structure of 25 mm of diameter and 1,8 mm of height, each one is composed

by a filter with a specific absorbing solution for each pollutant, a Teflon membrane and a

screen of stainless steel. The analysis of the pollutants concentrations in the filter were

conducted with methodologies based on the molecular spectrophotometry, for the NO2 the

method used was the Griess-Saltzman modified (SALTZMAN, 1954), for the SO2 the method

of Rossete et al. (2011) and for the O3 the method of Bucco (2010). The samplers were

distributed in several points inside the university that were: the energy generator, the heating

boiler from the pools, the entrance porch, one chapel of exhaustion from a lab of practical

classes of chemistry and a place with less anthropic influence with the objective of

representing the blank. The results obtained between all the points for the NO2 varied from

0,11 to 3,10 µg/m³, for the SO2 from 20,6 to 1306,09 µg/m³ for the O3 from 0,66 to 4,8 µg/m³,

all the results, except for the SO2, were under the values presented by the Brazilian legislation

that brings patterns of air quality CONAMA 003/90 (Brazil, 1990). The samplers that

presented higher concentrations of pollutants, were the ones located near the generator of

energy, followed by the ones in the entrance porch that had as objective detecting the

vehicular pollution. It should be noted that the methodology used for the analysis of SO2

passive sampler was not considered appropriate. The cost of the samplers was around U$ 8,

ranging as the pollutant analyzed and according to the local economy. The passive samplers

presented itself as a technique of simple application, viable in academic scope, being

appropriated to the UPF.

8

Key-word: Atmospheric Pollution. Fick’s Law. UPF.

9


LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1: Formação da chuva ácida (LISBOA, 2007). ............................................................. 18 Figura 2: Amostrador Ativo denominado Trigás utilizado para medição de três poluentes

atmosféricos simultâneamente (LISBOA e KAWANO, 2007). ........................................ 27 Figura 3: Tipos de amostradores passivos de difusão – tubular (a) e emblema (b) (adaptado de

WHO GEMS/AIR, 1994). ................................................................................................. 30

Figura 4: Fluxograma do trabalho. ........................................................................................... 34 Figura 5: Localização dos amostradores passivos na UPF. ...................................................... 35 Figura 6: Amostrador Passivo utilizado para monitoramento dos poluentes. .......................... 36

Figura 7: Foto do amostrador passivo. ..................................................................................... 45 Figura 8: Amostradores instalados nos pontos monitorados. ................................................... 45 Figura 9: Monitoramento de NO2. ............................................................................................ 46 Figura 10: Monitoramento de O3. ............................................................................................. 49 Figura 11: Monitoramento de SO2. .......................................................................................... 51

10

LISTA DE QUADROS

Quadro 1: Diferentes origens da poluição atmosférica (ARTIOLA et al., 2004). ................... 15 Quadro 2: Efeitos causados pelos diversos poluentes atmosféricos. ........................................ 21 Quadro 3: Padrão primário e padrão secundário estabelecido pela Resolução CONAMA

003/90 (BRASIL, 1990). ................................................................................................... 25 Quadro 4: Informações dos amostradores para cada poluente. ................................................ 37

Quadro 5: Equipamentos, materiais e reagentes utilizados no desenvolvimento do trabalho. . 44 Quadro 6: Resultados obtidos por diversos autores com amostradores passivos. ................... 53

11


SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 12 2 DESENVOLVIMENTO .................................................................................................... 15

2.1 Revisão Bibliográfica ................................................................................................ 15 2.1.1 Fontes de Poluição Atmosférica ......................................................................... 15 2.1.2 Principais poluentes atmosféricos ...................................................................... 16

2.1.3 Transformações Químicas na Atmosfera ........................................................... 18 2.1.4 Destino dos poluentes gasosos ........................................................................... 19 2.1.5 Conseqüências da poluição atmosférica ............................................................. 21

2.1.6 Legislação sobre qualidade do ar........................................................................ 24 2.1.7 Amostragem de poluentes atmosféricos ............................................................. 26

2.2 Métodos e materiais ................................................................................................... 34 2.2.1 Delineamento da pesquisa .................................................................................. 34 2.2.2 Local de estudo ................................................................................................... 34

2.2.3 Desenvolvimento do amostrador ........................................................................ 36

2.2.4 Monitoramento da qualidade do ar ..................................................................... 37 2.2.5 Análise de custo .................................................................................................. 43

2.2.6 Materiais e equipamentos ................................................................................... 44 2.3 Resultados e Discussões ............................................................................................ 45

2.3.1 Resultados obtidos com os amostradores passivos ............................................ 46

2.3.2 Comparação dos resultados com os obtidos por outros autores ......................... 52

2.3.3 Análise de custo .................................................................................................. 54 3 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 55 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 57

12

1 INTRODUÇÃO

A Resolução CONAMA nº 003/90 (BRASIL, 1990) define poluente atmosférico como

sendo qualquer forma de matéria ou energia que com intensidade, em quantidade,

concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, pode causar

danos a saúde pública, fauna e flora. As fontes de poluição atmosférica podem ser tanto

naturais quanto antrópicas, dividindo-se em móveis, como veículos, ou fixas, como indústrias

e vulcões. Já os poluentes classificam-se em primários, aqueles gerados diretamente pela

fonte de emissão, sendo exemplos o dióxido de enxofre, óxido e dióxido de nitrogênio,

hidrocarbonetos e partículas em suspensão, e secundários, que são os gerados a partir de

reações dos poluentes primários na atmosfera, podendo-se citar como exemplo o ozônio,

peroxiacetilnitrato, peróxido de hidrogênio e aldeídos (BUCCO, 2010).

A Universidade de Passo Fundo possui como fontes poluidoras o reator anaeróbio da

estação de tratamento de efluentes, o gerador de energia elétrica, o boiler que aquece as

piscinas térmicas, as capelas de exaustão dos laboratórios e as emissões veiculares. Essas

atividades geram emissões provenientes de processos como combustão e digestão anaeróbia,

entre os poluentes que podem ser emitidos encontram-se: metano (CH4(g)), hidrocarbonetos

voláteis (COV(g)), óxidos de nitrogênio (NOx(g)), óxidos de enxofre (SOx(g)), monóxido de

carbono (CO(g)), dióxido de carbono (CO2(g)), Materiais Particulados (MP), Vapores ácidos,

entre outros.

Muitos estudos já trazem evidencias de que a poluição atmosférica tem efeitos

adversos na saúde humana, sendo responsável pelo aumento da incidência de doenças

respiratórias como a asma e alergias, acabando por acarretar em custos para a saúde pública

(LI et al., 2012) . Existem padrões estabelecidos em legislação para a qualidade do ar, mas,

para garantir que esses requisitos legais sejam cumpridos, o monitoramento torna-se

necessário.

A dificuldade do monitoramento do ar decorre do fato dos poluentes geralmente se

encontrarem em concentrações baixas na atmosfera, devido aos processos de dispersão e

diluição (CRUZ e CAMPOS, 2008). Além disso, o monitoramento ativo, com o uso de

equipamentos portáteis automáticos ou estações fixas, na maioria das vezes acaba por ser

oneroso, necessitando de investimentos, de pessoal capacitado para sua operação e do

fornecimento contínuo de energia elétrica. Isto faz com que essa modalidade de

13


monitoramento torne-se pouco efetiva, surgindo à necessidade de alternativas, para regiões

onde não é viável essa técnica (CRUZ e CAMPOS, 2002).

Em virtude das fontes de emissões apresentadas na Universidade de Passo Fundo, o

monitoramento da poluição do ar torna-se uma necessidade, com o objetivo de elaborar um

diagnóstico da qualidade do ar, além de estudar uma tecnologia viável para a realidade da

instituição. Uma das alternativas viáveis sob o ponto de vista prático e econômico é o uso de

amostradores passivos para a quantificação de poluentes no ar seja, por meio de biomonitores

(plantas, musgos ou liquens) ou de dispositivos simples que conduzam à ab/adsorção de

amostras, construídos a partir de materiais de baixo custo e que não necessitam de energia

elétrica (TAO et al., 2008). Porém, esses amostradores não são tão confiáveis quando

comparados aos equipamentos existentes no mercado, sendo ainda objeto de várias pesquisas.

Existem vários tipos de amostradores passivos e diversas aplicações. Pode-se citar o

uso de plantas, musgos ou liquens, mais conhecido como biomonitoramento

(WOLTERBEEK, 2002), ou mesmo a construção de amostradores do tipo emblema ou tubo,

com materiais de baixo custo e que se baseiam em princípios como a difusão ou absorção e

subseqüente permeação das moléculas do gás ou vapor através de uma membrana (CRUZ e

CAMPOS, 2002).

Diversos estudos já foram realizados utilizando amostradores passivos para monitorar

os mais diversos tipos de poluentes como SO2 (CRUZ et al., 2004), NO2 (SEKINE el al.,

2008; MELCHERT e CARDOSO, 2006), O3, H2S (CAMPOS et al., 2010), hidrocarbonetos

aromáticos policíclicos (TAO et al., 2008; CORNELISSEN et al., 2008; ZHANG et al.,

2011), poluentes orgânicos persistentes (MELYMUK et al., 2011; CHAEMFA el al., 2009),

policlorados bifenilas (CORNELISSEN et al., 2008), metais e particulados (BRAIT e

ANTONIOSI FILHO, 2010). A maioria desses estudos foram conduzidos em países

emergentes, mostrando que os amostradores passivos vêm despontando como uma alternativa

acessível de monitoramento da qualidade do ar. Dentre as vantagens, pode-se citar a baixa

complexidade de instalação no campo, os baixos custos de construção e instalação, a pouca

necessidade de manutenção após instalado, as análises de laboratório de baixo custo, o

desnecessário o uso de energia elétrica e os custos envolvidos em seu uso que variam pouco

de uma região para outra (KRUPA, 1998 apud KRUPA e LEGGE, 2000).

Dessa forma, esse trabalho busca responder a seguinte questão:

14

O uso de amostradores passivos é viável para o monitoramento da qualidade do ar e

das fontes de emissões e são capazes de apresentar resultados representativos e confiáveis?

Tem-se como objetivo geral desenvolver, avaliar e verificar a viabilidade do uso de

um amostrador passivo para os poluentes atmosféricos NO2, SO2 e O3, possibilitando seu uso

em estudos de monitoramento ambiental do ar.

Já os objetivos específicos são:

a) Desenvolver amostradores passivos para os poluentes: SO2, NO2 e O3, baseados na Lei de

Difusão de Fick;

b) Realizar o monitoramento da qualidade do ar e de fontes de emissões em diversos locais

dentro da Universidade de Passo Fundo;

c) Comparar o valores obtidos com as legislações vigentes relacionadas a poluição do ar;

d) Avaliar o custo da utilização de amostradores passivos em cada análise realizada.

O trabalho é composto pela Revisão Bibliográfica onde serão abordados tópicos

relacionados a poluentes atmosféricos, transformação e destino de poluentes gasosos,

conseqüências da poluição atmosférica, legislação brasileira de qualidade do ar, bem como as

principais técnicas de monitoramento do ar. Segue a apresentação da metodologia utilizada,

contendo o delineamento da pesquisa, a construção do amostrador e métodos laboratoriais de

análise dos poluentes monitorados. Após serão apresentados os resultados obtidos para o

dióxido de nitrogênio, dióxido de enxofre e ozônio, confrontando-os com a legislação

brasileira, comparando com trabalhos já realizados e por fim, a analise de custo será

apresentada. Encerrando o trabalho as conclusões referentes ao uso de amostradores passivos

para o monitoramento do ar na Universidade de Passo Fundo.

15


2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Revisão Bibliográfica

2.1.1 Fontes de Poluição Atmosférica

Os poluentes atmosféricos podem ser emitidos diretamente para a atmosfera

(poluentes primários) ou formados por reações que envolvem poluentes primários e outros

compostos da atmosfera (poluentes secundários). As fontes de emissão desses poluentes são

divididas em fontes fixas, como indústrias vulcões e maresia, ou fontes móveis, como por

exemplo, trens, aviões, embarcações e veículos automotivos (BUCCO, 2010).

Além disso, as fontes fixas ou móveis podem ser naturais, urbanas, industriais ou

rurais, conforme apresentado no Quadro 1. Pode-se notar que, retirando-se a poluição de fonte

natural, todas as outras são originadas pela ação do homem.

Quadro 1: Diferentes origens da poluição atmosférica (ARTIOLA et al., 2004).

Tipo de fonte Exemplos

Natural Incêndios florestais, vulcões, tempestades de poeira causadas por

ventos fortes e processos biológicos.

Urbana Emissões veiculares, geração de energia por combustíveis fósseis,

queima de lixo, refrigeração e chaminés.

Industrial Queima de combustíveis fósseis, operações de mineração e

refrigeração.

Rural Produção de poeira por atividades de colheita, emissão de compostos

por locais com acúmulo de resíduos animais e/ou solos tratados com

biossólidos e volatilização de herbicidas, inseticidas e fungicidas.

16

2.1.2 Principais poluentes atmosféricos

2.1.2.1 Material Particulado

O termo material particulado refere-se às substâncias que não consistem em gases,

sendo que suas partículas possuem tamanhos menores que 100 µm. Os materiais particulados

dividem-se em: poeira, fumaça, fumos e aerossol (RANA, 2006).

2.1.2.2 Óxidos de enxofre

O dióxido de enxofre (SO2) é um dos poluentes mais importantes, consistindo em um

gás incolor com forte odor. O trióxido de enxofre (SO3) geralmente é emitido juntamente com

o dióxido, em concentrações de 1 % a 5 %. Ambos são removidos da atmosfera de forma

relativamente rápida, devido às chuvas, se depositando como aerossóis. Isso explica o porque

de as quantidades emitidas de óxidos de enxofre serem superiores as presentes no ar

atmosférico (RANA, 2006). Este poluente está associado à presença de enxofre em

combustíveis fósseis, dessa forma sua emissão pode ser reduzida usando-se combustíveis com

taxas baixas de enxofre, como por exemplo o gás natural (FENGER, 2002).

2.1.2.3 Óxidos de nitrogênio

De todos óxidos de nitrogênio existentes apenas o N2O, NO e NO2 são encontrados em

quantidades consideráveis. O dióxido de nitrogênio é o poluente mais preocupante, sendo

emitido pela queima de combustíveis fósseis. O NO2 é um gás marrom de odor irritante, que

pode ser detectado em concentrações de em torno de 0,12 mg/L (RANA, 2006). Esse gás

pode ser considerado tanto um poluente primário, como secundário, podendo dessa forma ser

emitido diretamente para a atmosfera ou formado a partir de reações químicas (MARTINS e

17


ANDRADE, 2002). Suas emissões podem ser reduzidas pela otimização dos processos de

combustão ou inserção de conversores catalíticos na exaustão de motores (FENGER, 2002).

2.1.2.4 Monóxido de carbono

O Monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, sem odor e sem gosto. Possui uma

grande afinidade com a hemoglobina do sangue, sendo por isso um asfixiante perigoso. As

principais fontes de CO no ar urbano são a fumaça e fumos de exaustão de processos

envolvendo a queima de carvão, gás ou óleo (RANA, 2006).

2.1.2.5 Hidrocarbonetos

Os hidrocarbonetos sozinhos na atmosfera não causam prejuízos, a preocupação com

estes advêm das reações que ocorrem na presença de radiação solar e dióxidos de nitrogênio,

formando-se assim o ozônio. O hidrocarboneto mais abundante é o metano, além dele podem

ser encontrados etileno, propeno, benzeno, tolueno, entre outros (RANA, 2006).

2.1.2.6 Ozônio

O ozônio existente na estratosfera é de vital importância para a proteção da Terra

contra os raios ultravioletas, porém quando esse se forma na troposfera, torna-se um poluente

secundário, sendo nocivo aos seres vivos e diversos materiais. A sua formação na troposfera

ocorre através da fotólise do NO2, a qual resulta na liberação do oxigênio atômico. Este se

combina com o oxigênio molecular, produzindo ozônio. Esta é uma situação de equilíbrio, no

entanto tornasse recorrente a presença de hidrocarbonetos, derivados e compostos orgânicos

voláteis (COVs), na atmosfera, os quais reagem produzindo radicais livres, que acabam por

oxidar o NO sem que o ozônio seja destruído (MARTINS e ANDRADE, 2002).

18

2.1.3 Transformações Químicas na Atmosfera

Muitos poluentes atmosféricos sofrem reações que o transformam em novos

compostos ou aerossóis. O dióxido de enxofre é removido em grande parte desta forma. Uma

grande parte do SO2 presente na atmosfera se transforma em SO3 que se combina facilmente

com a água, transformando-se em ácido sulfúrico. A Equação 1 demonstra essa reação, que é

também o princípio de formação da chuva ácida. Um processo semelhante ocorre com o

dióxido de nitrogênio, que é convertido em ácido nítrico (RANA, 2006). A Figura 1 apresenta

um esquema típico da formação da chuva ácida.

2SO2+2H2O+O2 → 2H2SO4 (1)

Figura 1: Formação da chuva ácida (LISBOA, 2007).

Outro processo que o ocorre além da chuva ácida, é o smog fotoquímico, que consiste

em uma neblina marrom que pode ser notada nas regiões metropolitanas ao redor do mundo.

A formação do smog ocorre na presença de luz, COVs e fontes de radicais livres como os

óxidos de nitrogênio. Hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio são produzidos por processos de

19


combustão de combustíveis fósseis comuns em grandes cidades e reações fotoquímicas

mencionadas no item 1.2.6 formam o ozônio, um dos principais poluentes associados ao smog

(VALLERO, 1973). Os produtos finais do smog são ozônio, ácido nítrico e espécies

orgânicas, conforme apresentado na Equação 2 (MARTINS e ANDRADE, 2002).

COVs + NO + luz solar → O3 + HNO3 + orgânicos (2)

2.1.4 Destino dos poluentes gasosos

A rotação da Terra faz com que a atmosfera terrestre esteja sempre em movimento,

gerando diferenças horizontais e verticais de temperatura, provocadas pela radiação solar e

terrestre, topografia, efeitos físico-químicos na superfície e transferência de energia e massa

com a superfície. Dessa forma, as condições meteorológicas influenciam diretamente na

concentração e transporte de partículas e gases (ALVES, 2006). Baird (2002), também alega

que as reações de oxidação são vitais para remoção dos poluentes, na medida em que a

atmosfera terrestre é um ambiente oxidante, que oxida todos os gases nela presentes, sendo os

seus produtos finais depositados na superfície terrestre.

Os principais mecanismos que influenciam na concentração dos poluentes são a

produção, dispersão e remoção dos mesmos. A própria atmosfera é responsável por dispersar

os poluentes de forma eficiente, contribuindo para que os níveis de poluição sejam aceitáveis.

E é esta interação entre as fontes de poluição e condições atmosféricas que vai definir a

qualidade do ar em uma determinada localidade, dessa forma mesmo que a produção de

poluentes seja continua, sua concentração irá variar devido a questões meteorológicas

(CAVALCANTI, 2010).

2.1.4.1 Dispersão de poluentes gasosos

A dispersão dos poluentes gasosos na atmosfera ocorre principalmente devido aos

fenômenos de difusão e transporte, causados pela estabilidade atmosférica e o vento,

20

respectivamente, além destes a altitude e topografia também exercem influencia. Dessa forma,

o fenômeno de transporte consiste na componente horizontal, tendo como seu principal agente

o vento, já o fenômeno da difusão é a componente vertical sendo causada principalmente pelo

gradiente térmico vertical (BUCCO, 2010).

Então, para que ocorra o transporte de um poluente é necessária a presença do vento,

sendo que a distancia a ser percorrida por determinado poluente está relacionada a velocidade

do vento. Já a estratificação térmica da atmosfera condiciona a dispersão vertical dos

poluentes, sendo que a condição mais favorável à forte concentração de poluentes é a inversão

térmica (ANDRADE, 1996).

2.1.4.2 Remoção de poluentes gasosos

A ocorrência de uma troca entre a atmosfera, água, vegetação e o solo é reconhecida,

na medida em que se sabe que o planeta é um sistema fechado e os poluentes acabam por ser

removidos do ar. Quando falamos dos gases, as principais formas de remoção destes são:

a) Remoção úmida por precipitação: consiste em um processo natural em que os gases e o

material particulado, após consecutivas exposições, são removidos do ar por

hidrometeoros atmosféricos. Esses hidrometeoros constituem-se em gotículas de nuvem e

chuva, névoa ou neve, sendo então depositados na superfície terrestre (RAMOS e

GONÇALVES, 1999).

b) Absorção ou reação no solo e superfície do oceano: a turbulência atmosférica faz com que

os poluentes interajam com a superfície do oceano, vegetação e solo, sendo removidos por

absorção ou reações químicas. Pouco se conhece sobre os fenômenos que levam a essas

reações, sendo que apenas para o SO2 e CO estas são conhecidas. Os NOx também

parecem ser absorvidos pelo oceano e outras águas superficiais, porém não se conhece a

contribuição deste escape para a remoção total (RANA, 2006).

21


2.1.5 Conseqüências da poluição atmosférica

O Quadro 2 apresenta um panorama geral dos efeitos que são causados pelos

poluentes atmosféricos, nos itens a seguir serão apresentados os efeitos nos quatro elementos

mais afetados: atmosfera, solos e corpos d’água; materiais; vegetação; e saúde humana.

Quadro 2: Efeitos causados pelos diversos poluentes atmosféricos.

POLUENTES EFEITOS

Óxidos de Enxofre SOx

- Irritações do aparelho respiratório e olhos.

- aumento da mortalidade de doentes sensíveis

quando a concentração de SO2 é elevada

juntamente com a de MP.

- aumento da resistência pulmonar a passagem do

ar, rinite.

- redução da resistência às pragas.

- ressecamento e descoloramento dos tecidos das

folhas .

- alteração do processo fotossintético.

- corrosão em metais.

- descoloração de pinturas.

- enfraquecimento e descoloração da superfície dos

couros.

- torna o papel quebradiço.

- redução da resistência à tensão e formação de

manchas em tecidos.

- desbotamento de corantes.

Material Particulado MP

- incomodo a população.

- diminuição da visibilidade.

- doenças pulmonares.

- corrosivo.

- interfere na fotossíntese das plantas.

Monóxido de Carbono CO

- aumento do nível de carboxiemoglobina do

sangue levando a stress, deficiência na capacidade

psicomotora, dor de cabeça, tontura, alucinação,

depressão, asfixia e morte.

Dióxido de Carbono CO2 - influencia a longo prazo no aumento da

temperatura da terra e fenômenos relacionados.

- asfixia e morte.

Dióxido de Nitrogênio NO2 - tosse e catarro, dor no peito, edema pulmonar,

irritação dos olhos, taquicardia.

Ozônio O3 - irritação dos olhos e mucosas e provoca doenças

respiratórias crônicas.

Fonte: Adaptado de Lisboa (2007).

22

2.1.5.1 Efeitos da poluição atmosférica na atmosfera, solo e corpos d’água

A poluição do ar diminui a visibilidade principalmente através de partículas suspensas,

por interferirem na incidência solar. A presença principalmente de partículas de sulfato, assim

como de nitrato, além de cinzas finas volantes e aerossóis orgânicos, podem levar a formação

de neblina atmosférica (VALLERO, 1973).

Além disso, a geração de chuva ácida é responsável por afetar o pH de solos e lagos.

Destes dois, os lagos são os que mais sofrem os efeitos, principalmente em regiões com a

presença de neve. A deposição ácida fica imobilizada na neve e quanto ocorre o degelo, toda

essa acidez acaba por ter destino nos lagos, superando a capacidade de neutralização do

sistema aquático (VALLERO, 1973).

Outras alterações que ocorrem são o efeito estufa e o surgimento do buraco na camada

e ozônio. Gases como o CO2, CH4 e N2O, são conhecidos como gases estufa, pois eles

absorvem calor permitindo que a temperatura da Terra seja propicia a vida, porém com o

aumento da emissão destes por via antrópica, a temperatura da Terra acaba sofrendo um

aumento desfavorável a vida. Já o buraco da camada de ozônio surge quando poluentes,

também emitidos pelo homem, acabam por interferir nas reações que formam está camada, de

forma que ao invés de as reações produzirem ozônio, acabam por gerar óxidos e oxigênio

molecular, fazendo com que ocorra um enfraquecimento da camada (LISBOA, 2007).

2.1.5.2 Efeitos da poluição atmosférica em materiais

Pelos materiais estarem diretamente expostos a poluição atmosférica, os danos

causados a estes constituem em um efeito significativo e importante. Entre os diversos danos

causados, os mais preocupantes são os provocados a redes e equipamentos elétricos, unidades

de armazenamento, além de monumentos e construções históricas. Pesquisas realizadas nas

últimas décadas em vários países permitiram que fossem quantificados e entendidos os

mecanismos de degradação destes poluentes (KUCERA e FITZ, 1995).

A acidificação provocada pelos poluentes é a principal causa da deterioração de

materiais. O SO2 é o poluente que possui papel principal, porém estudos recentes também

23


atribuem danos a sinergia que ocorre entre compostos NOx e ozônio. Os efeitos causados

geram principalmente perdas econômicas, além de perdas culturais, provocadas pelos danos a

patrimônios históricos (KUCERA e FITZ, 1995).

2.1.5.3 Efeitos da poluição atmosférica na vegetação

Existem três principais formas de os poluentes afetarem a vegetação. A primeira

consiste na redução da penetração de luz pela ocorrência de sedimentação de partículas nas

folhas ou pela turbidez provocada por partículas ainda suspensas. A segunda quando os

poluentes sedimentam no solo ou são carreados pelas chuvas e acabam por penetrar pelas

raízes das plantas. E a terceira é a penetração direta dos poluentes pelos estômatos das plantas

(LISBOA, 2007).

Os efeitos dos poluentes na vegetação podem ser divididos em agudos, que são os

danos causados por uma grande concentração em um curto espaço de tempo, ou crônicos, que

são os causados pelo contato da planta com uma pequena quantidade de poluente ao longo de

um período maior. Esses danos resultam em diversas alterações, tais como: eliminação de

espécies mais sensíveis, redução na diversidade, remoção seletiva das espécies dominantes,

diminuição no crescimento e na biomassa, aumento da suscetibilidade ao ataque de pragas e

doenças e surgimento de injurias foliares (CETESB, 2012a).

2.1.5.4 Efeitos da poluição atmosférica na saúde humana

Problemas agudos devido à poluição atmosférica foram detectados após episódios

extremos, como os ocorridos na Inglaterra em 1952 e Bélgica em 1930. Estes consistiam na

mortalidade devido a doenças cardíacas provocada pelos elevados níveis de óxido de enxofre

e material particulado. Com a regulação dos níveis de poluição do ar pela legislação e

diminuição de episódios como estes, as doenças geradas tornaram-se proveniente de

exposições prolongadas a níveis de concentração menores dos poluentes (KOOP e TOLE,

2006).

24

Globalmente os principais sistemas que são atingidos pelos poluentes atmosféricos são

o respiratório, circulatório e reprodutivo, sendo que o principal poluente que os afeta é o

material particulado. A poluição atmosférica pode gerar alterações bioquímicas e respostas

celulares nesses três sistemas. O sistema respiratório é o mais agredido por ser diretamente

exposto, porém os efeitos dessa agressão podem ser sistêmicos, resultando no agravamento de

varias doenças, podendo até levar a morte. Com o aumento de indivíduos nos centros urbanos,

o número de pessoas expostas à poluição atmosférica é cada vez maior e dessa forma o

número de pessoas enfermas devido a essa poluição também aumentará (FERNANDES et al,

2010).

2.1.6 Legislação sobre qualidade do ar

A principal legislação brasileira federal que estabelece padrões de qualidade do ar é a

CONAMA 003/90 (BRASIL, 1990), que apresenta padrões de qualidade do ar para os

poluentes, dividindo-os em primários e secundários.

Os padrões primários estabelecidos pela CONAMA 003/90 (BRASIL, 1990), referem-

se as concentrações de poluentes que quando ultrapassadas podem afetar a saúde da

população. Estes devem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração

destes poluentes atmosféricos, tratando-se de metas de curto e médio prazo. Já os padrões

secundários consistem nas concentrações abaixo das quais é previsto o mínimo efeito adverso

sobre o bem estar da população. Trata-se este do padrão ideal, constituindo-se em uma meta

de longo prazo. Os padrões secundários são utilizados apenas em locais especiais, como áreas

de preservação, sendo que para os demais locais aplica-se o padrão primário, a não ser que

essa tenha sido classificada como padrão secundário (CETESB, 2012b).

O Quadro 3 apresenta os padrões nacionais de qualidade do ar para os poluentes

abordados por esta resolução. São eles: partículas totais em suspensão, fumaça, partículas

inaláveis, dióxido de enxofre, monóxido de carbono, ozônio e dióxido de nitrogênio.

25


Quadro 3: Padrão primário e padrão secundário estabelecido pela Resolução CONAMA

003/90 (BRASIL, 1990).

POLUENTE

PADRÃO PRIMÁRIO

(µg/m³)

PADRÃO SECUNDÁRIO

(µg/m³)

LA MGA MAA LA MGA MAA

Partículas totais em suspensão 240 80 - 150 60 -

Partículas inaláveis 150 - 50 150 - 50

Fumaça 150 - 60 100 - 40

Dióxido de enxofre 365 - 80 100 - 40

Dióxido de nitrogênio 320 - 100 190 - 100

Monóxido de carbono 40.000 - - 40.000 - -

Ozônio 160 - - 160 - -

LA – Não deve ser excedido mais de uma vez ao ano; MGA – média geométrica anual; MAA – média

aritmética anual.

Esta resolução aborda sobre padrões de qualidade do ar de uma forma geral, porém

existem outras que trazem limites específicos para as emissões. A Resolução CONAMA

008/90 (BRASIL, 1990b), apresenta os limites máximos para emissão de poluentes do ar para

processos de combustão externa em fontes fixas com potencia nominal de até 70 MW e

superiores.

Além desta a Resolução CONAMA 018/86 (BRASIL, 1986), institui o Programa de

Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores (PROCONVE). Foram então

estabelecidos os níveis de emissões dos veículos automotores, uma vez que estes consistem na

principal fonte móvel de poluição atmosférica. Os poluentes limitados foram monóxido de

carbono, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio.

A Resolução CONAMA 264/99 (BRASIL, 1999) estabelece padrões de emissão para

o co-processamento de resíduos em fornos rotativos de clínquer. Também a Resolução

CONAMA 316/00 (BRASIL, 2000) dispõe sobre os procedimentos e critérios para o

funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos, não se aplicando para o co-

26

processamento de resíduos em fornos rotativos, exceto para as dioxinas e furanos. E por fim, a

Resolução CONAMA 382/06 (BRASIL, 2006), trás os limites máximos para a emissão de

poluentes por equipamentos, instalações ou processos de produção de locais específicos.

2.1.7 Amostragem de poluentes atmosféricos

2.1.7.1 Amostradores Ativos

Amostradores são dispositivos utilizados para coletar material do ambiente, seja ele

sólido, liquido ou gasoso, para que posteriormente realize-se a analise de determinados

parâmetros, visando à obtenção de um diagnóstico.

Os amostradores ativos consistem em um equipamento em que um volume de ar é

sugado por uma bomba, passando através de um meio coletor químico ou físico, por um certo

período de tempo. O fenômeno que rege o processo de coleta pode ser adsorção, absorção,

filtração ou difusão, podendo consistir em uma combinação destes. Somente após essa coleta

as amostras devem ser levadas ao laboratório para a determinação da concentração dos

poluentes. Geralmente este método é usado para medição do SO2 e material particulado, mas

é possível medir NO2, O3 e Pb. Com o surgimento dos analisadores automáticos, os

amostradores ativos estão tendo seu uso reduzido (LISBOA e KAWANO, 2007).

27


Figura 2: Amostrador Ativo denominado Trigás utilizado para medição de três poluentes

atmosféricos simultâneamente (LISBOA e KAWANO, 2007).

2.1.7.2 Analisadores Automáticos

O funcionamento do analisador automático ocorre a partir da entrada de ar em uma

câmera de reação, onde a propriedade ótica do gás pode ser medida diretamente ou ocorre

uma reação química, produzindo quimiluminescência ou luz fluorescente. A concentração do

poluente é determinada por um detector de luz que produz um sinal elétrico proporcional a

concentração, para cada poluente é utilizado um diferente principio eletroóptico. Esse tipo de

equipamento pode ser utilizado em unidades fixas ou móveis e fornece dados em média a

cada 30 ou 60 minutos, gerando um grande volume de dados diariamente, sendo necessário o

uso de sistema de aquisição de dados e computadores para processá-los (LISBOA e

KAWANO, 2007).

28

2.1.7.3 Sensores Remotos

Os sensores remotos podem funcionar na faixa ultravioleta ou próximo ao

infravermelho. Seu uso mais freqüente é para medição de hidrocarbonetos e monóxido de

carbono que são liberados pelo escapamento dos veículos. Por meio de um feixe

infravermelho que é enviado ao longo de uma faixa de tráfego pode ser calculado quanto

deste feixe passa pelos gases emitidos pelo escapamento a concentração dos poluentes. A

utilidade maior destes equipamentos é detectar veículos que estão trafegando em más

condições, porém não substituem outras formas de controle e a variedade de poluentes que

são detectados é muito limitada (LISBOA e KAWANO, 2007).

2.1.7.4 Amostradores passivos

Amostradores passivos vêm sendo utilizados para determinar a qualidade do ar desde

ambientes fechados até a qualidade do ar em uma escala regional. O funcionamento dos

amostradores passivos se dá pela absorção química ou adsorção física do ar, em um material

que pode ser analisado posteriormente por métodos ópticos não destrutivos ou ainda extraído

ou dessorvido para que seja quantificado o poluente de interesse (KRUPA e LEGGE, 2000).

Amostradores passivos não utilizam energia elétrica ou baterias, uma vez que não é

necessária a passagem de um fluxo de ar pelo amostrador, não necessitando de muita

manutenção e sendo de fácil transporte (BUCCO, 2010). Os principais amostradores

utilizados são os biomonitores (WOLTERBEEK, 2002), do tipo emblema e tubulares com

filtros absorventes ou sólidos absorventes (KRUPA e LEGGE, 2000).

2.1.7.4.1 Biomonitores

O uso de biomonitores cresceu nas ultimas décadas, sendo que são divididos em duas

tipologias principais. A primeira consiste nos sensitivos, onde são observados danos

29


morfológicos causados pela presença de contaminantes, que podem estar relacionados a

alteração de atividades dos sistemas enzimáticos, fotossintéticas ou respiratórias. A segunda

são os acumuladores, que possuem a capacidade de armazenar contaminantes nos seus tecidos

e são usados para a medição integral de contaminantes no meio ambiente (CONTI e

CECCHETTI, 2001).

Os biomonitores mais utilizados são os liquens e musgos. Os musgos são mais

utilizados para o monitoramento de metais (WOLTERBEEK, 2002), já os liquens alem dos

metais já foram utilizados para uma vasta gama de poluentes como: compostos de enxofre,

nitrogênio e fósforo, ozônio, fluoretos, cloretos e radionuclídeos (CONTI e CECCHETTI,

2001).

O uso de bromélias no monitoramento de metais é bastante recorrente, assim como o

de plantas de tabaco para a constatação da presença de ozônio. Nesses dois casos o que é

analisado são os danos causados as plantas, não atuando estes como bioacumuladores, como

os musgos e liquens (CARNEIRO, 2004).

2.1.7.4.2 Amostradores tubulares e emblemas

Os formatos mais comuns de amostradores passivos consistem em uma estrutura

tubular com uma das terminações abertas, também chamados de tubos “Palmes” ou ainda

estruturas de menor comprimento, que são chamadas de emblema ou badge, neste caso a

abertura é protegida com uma membrana filtrante e/ou tela, com a finalidade de controlar a

velocidade de entrada do ar e difusão. A terminação fechada de ambos os amostradores,

contém um meio absorvente, específico para o poluente que se deseja monitorar. A Figura 2

apresenta um amostrador de configuração tubular e um do tipo emblema (WHO GEMS/AIR,

1994).

30

Figura 3: Tipos de amostradores passivos de difusão – tubular (a) e emblema (b) (adaptado de

WHO GEMS/AIR, 1994).

O principio de funcionamento destes amostradores é a difusão, estando estes baseados

na primeira Lei de difusão de Fick, apresentada na Equação 3.

J = −D ∙ A ∙dC

dX (3)

Em que:

J= taxa de transferência de massa (µg/h);

A = área da seção transversal do percurso de difusão (m²);

D = coeficiente de difusão (m²/h);

dC/dX = coeficiente instantâneo de mudança na concentração ao longo do percurso (µg/m³).

Para que a lei de Fick se adapte ao funcionamento dos amostradores passivos, a

equação é escrita em função da massa amostrada e do tempo de amostragem, considerando a

mudança da concentração (C-C0) ao longo do comprimento total do percurso de difusão (X-

X0 = L), transformando-se na Equação 4 (PALMES e LINDENBOOM, 1979 apud CRUZ e

CAMPOS, 2002).

31


m

t= D ∙ A ∙

(C − C0)

L (4)

Em que:

m = massa total coletada (µg);

t = tempo de amostragem (h);

D = coeficiente difusivo (m²/h);

A = área da seção transversal do percurso difusivo (m²);

C = concentração externa (ambiente) do poluente (µg/m³);

C0 = concentração do poluente na superfície de coleta (µg/m³);

L = comprimento do percurso de difusão (m).

A concentração do poluente na superfície do coletor (C0) pode ser assumida como

zero, se o meio de coleta for efetivo, sendo desprezada a difusividade entre o meio externo e o

fundo do amostrador, gerando a Equação 5 para determinação da concentração do poluente no

ambiente. Esta suposição não é a realidade, porém o erro resultante desta aproximação é

pequeno, não sendo significativo para a determinação da concentração de gases ou vapores

(CRUZ e CAMPOS, 2002).

C = m ∙ L

D ∙ A ∙ t (5)

Alguns dos fatores externos que podem gerar alterações nos valores de concentração

externa dos amostradores passivos são apresentados por WHO GEMS/AIR (1994): luz solar,

temperatura e velocidade do vento. No caso da luz solar, existem indícios de que ela provoca

a decomposição fotoquímica dos materiais absorvidos, porém isso apenas pode ocorrer em

amostradores feitos de materiais translúcidos. Os efeitos da temperatura podem ser

negligenciados, por também serem geralmente pequenos em climas temperados. Já ao

tratarmos da velocidade do vento, prejuízos podem ocorrer em ambientes onde ocorre

estagnação do ar, não sendo comum em ambientes externos e também quando a velocidade do

ar dentro do amostrador é demasiada, provocando a turbulência, esse efeito pode ocorrer em

amostradores abertos (caso dos tubulares). Os autores ainda mencionam, que ainda são

necessários estudos mais aprofundados para verificar a interferência que esses três fatores

podem exercer, além de outros como pressão e umidade.

32

Existem ainda casos onde não apenas o processo de difusão é determinante para a taxa

de coleta do amostrador e também a taxa de absorção do gás no meio de coleta gera

influência. Isso ocorre quando o processo de absorção do gás no filtro reativo é relativamente

lento, fazendo com que a taxa de coleta seja menor do que a calculada pela lei de Fick. A

temperatura e umidade acabam por exercer uma influencia maior, pois o processo de absorção

é mais sensível a estes dois fatores do que a difusão (GUARDANI e MARTINS, 2000).

2.1.7.4.3 Exemplos de aplicação de amostradores passivos

Guardani e Martins (2000) desenvolveram um amostrador passivo do tipo emblema,

para o monitoramento de SO2. Foram realizadas medições paralelas com amostradores

automáticos, que permitiram constatar uma diferença média de 20% entre os valores obtidos.

O amostrador foi construído a partir de tubos e tampa de PVC, utilizando-se um filtro de

membrana na extremidade aberta, para minimizar a turbulência e um filtro de fibra de vidro

na extremidade fechada do amostrador impregnado com solução de carbonato de potássio a

3% e glicerina a 7%, que atuou como meio absorvedor. Os amostradores foram instalados a

3,5 m do solo e o período de exposição variou entre 15 e 30 dias, os filtros foram analisados

por meio da cromatografia iônica.

Em trabalho realizado por Campos et al. (2010), amostradores passivos também

baseados na difusão molecular foram desenvolvidos para SO2, NO2, O3 e H2S e utilizados

para verificar a qualidade do ar em uma floresta remota, área urbana próxima ao oceano e área

urbana sobre influencia industrial direta. Sua estrutura também consistia em materiais de PVC

com uma das extremidades fechadas, contendo o filtro absorvedor (Whatman 40) impregnado

com a solução específica para cada um dos gases e a outra extremidade aberta contendo uma

membrana de Teflon e uma tela de aço, sendo que para o H2S não foi utilizada a tela. Para a

análise do filtro no caso do SO2, o gás presente foi extraído por banho ultrassônico e

determinado por cromatografia e no caso do O3 também utilizou-se a cromatografia, valendo-

se da equivalência entre a concentração de nitrito e ozônio. Para o NO2 utilizou-se o método

Griess-Saltzman modificado, determinando-se por espectrofotometria molecular, que também

foi utilizada pra determinação do H2S, utilizando-se o método do metileno azul. O amostrador

apresentou uma precisão de 10% a 19%, sendo que os resultados médios aproximados

33


encontrados na área urbana próxima a indústria foram: 18 µg/m³ para O3, 19 µg/m³ para NO2,

10 µg/m³ para SO2 e 3 µg/m³ para H2S.

Utilizando um tubo de cola bastão, Melchert e Cardoso (2006) construíram um

amostrador passivo, em que outros materiais facilmente encontráveis foram usados, como o

tecido tule para reduzir um fluxo de ar na entrada do amostrador e tela plástica de peneira de

cozinha foi impregnada com o sorvente de NO2 (poluente analisado), trietanolamina. Para

determinação do NO2 foi utilizado o reagente de Griess-Saltzman, através da

espectrofotometria molecular. Com o trabalho foi possível constatar que o ambiente de

cozinha tinha quatro vezes mais a concentração de NO2 que o ambiente externo, mostrando a

exposição do trabalhador ao poluente.

Para a amostragem do NO2 e O3 no ambiente externo, Bucco (2010) desenvolveu um

amostrador passivo utilizando-se Placa de Petri, anéis de borracha nitrílica, filtro de

membrana polister, tela de aço inox e filtro de fibra de vidro, que foi impregnado com o

reagente especifico para cada poluente. Os amostradores ficaram expostos por quatro dias e o

método de análise utilizou da espectrofotometria molecular UV/VIS. O método mostrou-se

mais eficiente para o NO2, do que para ozônio, sendo que não foram coletados dados

suficientes para este último. As concentrações de NO2 ficaram entre 18,99 µg/m³ e 56,12

µg/m³.

34

2.2 Métodos e materiais

2.2.1 Delineamento da pesquisa

Foram construídos amostradores passivos e estes foram todos instalados no Campus I

da Universidade de Passo Fundo, entre o período de Julho a Outubro de 2012, em locais que

possuem diferentes fontes de poluição, sendo na sua maioria fontes fixas. Os poluentes

monitorados foram NO2, SO2 e O3. Neste sentido, a Figura 3 apresenta o delineamento das

etapas do trabalho.

Figura 4: Fluxograma do trabalho.

2.2.2 Local de estudo

A Universidade de Passo Fundo é uma universidade de caráter comunitário localizada

no norte do estado do Rio Grande do Sul, tendo seu campus I localizado na cidade de Passo

Fundo. O campus I atende aproximadamente 21.000 alunos e possuiu uma área construída de

221.649,77 m² (FUPF, 2012).

35


A Figura 4 apresenta em imagem aérea os pontos em que foram instalados os

amostradores passivos.

Figura 5: Localização dos amostradores passivos na UPF.

A escolha dos pontos foi baseada nas fontes de emissão de poluentes atmosféricos

encontradas na universidade. Dessa forma, o P1 localiza-se nas proximidades da saída de

gases do gerador de energia elétrica, o P2 no pórtico da universidade, com o objetivo de

monitorar a poluição veicular, o P3 nas proximidades do boiler de aquecimento das piscinas,

o P4 na saída de uma capela de exaustão dos laboratórios de aulas práticas do ICEG e o P5 em

local mais isolado, com o objetivo de ser caracterizado um local livre da poluição de fonte

antrópica, tornando-se o branco.

No último mês (outubro) de amostragem também foram instalados amostradores no

estacionamento de ônibus. Por ter sido realizada apenas uma vez e não poder ser caracterizada

como um monitoramento, este ponto não foi apresentado no fluxograma e na Figura 4.

36

2.2.3 Desenvolvimento do amostrador

A configuração do amostrador passivo foi baseada em Campos et al. (2006) e está

apresentada na Figura 5. O amostrador se baseia na difusão molecular do gás através de uma

camada estática de ar e sua estrutura é composta por conexões de PVC, sendo fechado no topo

para evitar o transporte convectivo. A mesma estrutura de amostrador foi utilizada para os três

poluentes analisados, sendo que o filtro utilizado e a solução absorvedora com a qual é

impregnado variam de acordo com o poluente a ser monitorado, estes dados estão apresentado

no Quadro 4. A membrana de Teflon, localizada na entrada de ar, têm o objetivo de minimizar

a interferência de partículas e a difusão turbulenta, para proteger a membrana de danos

mecânicos, a tela de aço inox é colocada logo após.

Figura 6: Amostrador Passivo utilizado para monitoramento dos poluentes.

37


Quadro 4: Informações dos amostradores para cada poluente.

Poluente Filtro Solução absorvedora

NO2 Filtro de celulose

(Whatman 40)

KI 5,0 x 10-1

mol L-1

+ KOH 2,0 x 10-1

mol L-1

em

metanol.

SO2 Filtro de celulose

(Whatman 40) Na2CO3 1,0 x 10

-2 mol L

-1 em água.

O3 Filtro de papel de fibra de

vidro (GF 50/A)

Amassar 5,0 g de amido em 20 mL de água destilada e

despejar em 50 mL de água destilada em fervura,

fervendo por cinco minutos. Descansar a solução por

24h e dissolver 1,0 g de carbonato de potássio e após

10,0 g de iodeto de potássio, dilui-se para 100 mL.

2.2.4 Monitoramento da qualidade do ar

Os amostradores foram instalados nos pontos indicados por um período de 5 dias,

sendo instalados a no mínimo 2 m do chão. Após o período de exposição os filtros foram

retirados e encaminhados ao laboratório de ensino da UPF, onde foram enrolados em papel

alumínio e conservados refrigerados até o momento da realização da análise de concentração

de poluentes.

2.2.4.1 Análise do NO2

O método utilizado para análise do NO2 é o Griess-Saltzman (SALTZMAN, 1954)

modificado, que se baseia na espectrofotometria molecular UV/VIS.

38

2.2.4.1.1 Soluções Necessárias

As soluções necessárias para a execução do método foram:

a) Solução estoque: 0,0203 g de nitrito de sódio diluídos em água destilada.

b) Solução reagente: 5,0 g de sulfanilamida dissolvida em aproximadamente 800 ml de água

destilada contendo 9,2 mL de ácido fosfórico (85%). Após dissolução, adiciona-se 0,05 g

de NEDA (N-(1-naftil-etilenodiamina) e dilui-se para 1L (BUCCO, 2010).

2.2.4.1.2 Curva padrão

A curva padrão foi construída a partir da solução estoque onde foram adicionadas as

quantidades apresentadas na Tabela 1 em balões de 25 mL, após estes eram avolumados até a

marca do balão com a solução reagente e passados 15 minutos era lido a absorbância em

espectrofotômetro sob comprimento de onda de 540 nm.

Tabela 1: Construção da curva padrão de NO2.

Quantidade de solução (mL) Concentração final de NO2 obtida (mg/L)

0 0

0,4 0,216

0,8 0,432

1,2 0,648

1,6 0,864

2,0 1,08

2,4 1,296

2,8 1,512

3,2 1,728

3,6 1,944

4 2,16

39


2.2.4.1.3 Concentração de NO2 presente nos filtros

Após o período de exposição, cada filtro foi transferido para um microtubo e então se

adicionou 1,5 mL da solução reagente. Após 15 min a absorbância foi lida em

espectrofotômetro no comprimento de onda de 540 nm.

2.2.4.2 Análise SO2

O método utilizado para análise de SO2 foi o proposto por Rossete et al. (2010).


As soluções necessárias para a execução do método foram:

a) Solução estoque de 500 mg L-1

de S: prepara-se dissolvendo-se 1,03 g de (NH4)2SO4 em

aproximadamente 50 mL de água. Após a dissolução, transfere-se para um balão

volumétrico de 500 mL e completa-se o volume com água desionizada.

b) Solução de ácido clorídrico 6 mol.L-1

contendo 20 mg L-1

de S: prepara-se dissolvendo

497,5 mL de HCl p.a em aproximadamente 300 mL de água e, na sequência, dissolve-se

108,9 mg de K2SO4. Após a dissolução, transfere-se para um balão volumétrico de 1000

mL e completa-se o volume com água deionizada.

c) Solução de cloreto de cálcio 0,15% (m/v): prepara-se dissolvendo 1,5 g de CaCl2 em

aproximadamente 500 mL de água e, na sequência, transfere-se para um balão

volumétrico de 1000 mL e completa-se o volume com água desionizada.

40


A curva padrão foi construída a partir da solução estoque de 500 mg/L, em que

alíquotas de 0,45 mL da solução diluída para as concentrações 20, 15, 10, 5 e 0 mg/L foram

submetidas a todo o processo de análise apresentado no item 4.4.2.3, obtendo-se a partir da

leitura no espectrofotômetro a curva padrão.

2.2.4.2.3 Concentração de SO2 presente nos filtros

Inicialmente o S-orgânico presente na amostra foi oxidado a sulfato por combustão

térmica, fazendo-se uso de uma mistura contendo 2,0 g de NaHCO3 e 0,2 g de Ag2O.

As amostras contendo 45 mg, foram adicionadas e homogeneizadas em cadinhos (4,5

cm de diâmetro) de porcelana sobre a mistura de prata (NaHCO3/Ag2O). Após

homogeneização das amostras realizou-se a combustão a 550 ºC em forno mufla por 8 h,

utilizando-se como solução de solubilização CaCl2 0,15% (m/v).

Ao final da combustão e após o resfriamento das amostras à temperatura ambiente,

efetuou-se a solubilização do sulfato nas cinzas com 30 mL de solução de solubilização e 1 g

de carvão ativado, em frasco de vidro. Esse procedimento é realizado com agitação por 15

min a 190 rpm. Ao final do período de agitação adiciona-se mais 20 mL de solução de

solubilização com a finalidade de transferir o conteúdo da amostra para o sistema de

filtragem. Nesta etapa são empregados filtros de éster de celulose de 45 mm de diâmetro e

malha 0,45 μm.

No filtrado é realizada a quantificação do S-SO42-

utilizando-se uma alíquota de 10 mL

do extrato, à qual se adiciona 1 mL de solução 6,0 mg L-1 de HCl contendo 20 mg L-1

de S, para

favorecer o processo de nucleação e melhorar a sensibilidade analítica.

Após 30 s, acrescentam-se 500 mg de BaCl2.2H2O e deixa-se em repouso por 1 min;

na sequência, é realizada a dissolução dos cristais BaCl2.2H2O, com agitação, transferindo-se

a solução para a cubeta do espectrofotômetro e realiza-se a leitura em 420 nm, em tempo

máximo de 8 min após a adição de BaCl2.2H2O.

41


2.2.4.3 Análise O3

Este método foi utilizado por Bucco (2010) e baseia-se em espectrofotometria.


As soluções foram armazenadas em vidro âmbar e em refrigeração (4° C), podendo ser

estocadas por até um mês nestas condições. As soluções devem ser utilizadas em temperatura

ambiente e são as seguintes:

a) Solução estoque O3: Dissolve-se 6,4 g de iodeto de potássio e 1.2692 g de iodo até 1000

mL. É recomendado misturar os reagentes com uma pequena quantidade de água e diluí-

los e então diluir a solução para 1000 mL. Deve-se esperar um dia antes de usar. 1 mL

dessa solução equivale a 240 µg de ozônio (SHECHTER, 1973).

b) Solução absorvedora de O3: Deve-se amassar 5,0 g de amido em 20 mL de água destilada

e despejar em 50 mL de água destilada em fervura, fervendo por cinco minutos. A solução

descansa por 24h e à esta mistura dissolveu-se 1,0 g de carbonato de potássio e após 10,0

g de iodeto de potássio, diluindo-se para 100 mL.

c) Solução reagente O3: Dissolvem-se 10,0 g de iodeto de potássio em aproximadamente 500

ml de água destilada e dilui-se para 1 L.


A curva padrão foi obtida a partir da solução estoque O3. Alíquotas com as suas

concentrações correspondentes apresentadas na Tabela 2 foram transferidas para um

erlenmeyer, onde então se adiciona 25 mL da solução reagente O3. Imediatamente após deve

ser lida a absorbância em espectrofotômetro no comprimento de onda de 366 nm.

42

Tabela 2: Construção da curva padrão de O3.

Quantidade de solução (µL) Concentração final de O3 obtida (mg/L)

500 4,615

400 3,692

300 2,769

200 1,846

100 0,923

0 0

2.2.4.3.3 Concentração de O3 presente nos filtros

Para a determinação da concentração de O3 presente nos filtros, o filtro foi colocado

em um balão de fundo chato de 100 mL, adicionou-se 25 mL de iodeto de potássio 1% e então

é tampado e agitado por 1 minuto até desintegração do filtro. Depois, a solução é filtrada e

mede-se rapidamente no comprimento de onda de 366 nm. A intensidade da cor (marrom)

diminui rapidamente devido à luz e ao calor.

2.2.4.4 Determinação da concentração dos poluentes

A determinação da concentração dos poluentes foi efetuada seguindo o principio da

primeira lei de difusão de Fick, conforme o apresentado no item 2.1.7.4.2. Sendo que a

Equação 5 é utilizada, apresentada novamente a seguir.

𝐶 = 𝑚 ∙ 𝐿

𝐷 ∙ 𝐴 ∙ 𝑡 (5)

Em que:

a) C é a concentração externa (ambiente) do gás (μg m-3

);

b) m é a massa total coletada (μg);

c) L é o comprimento do percurso difusivo (m);

43


d) D é o coeficiente de difusão (m2 h

-1);

e) A é a área da seção transversal do percurso de difusão (m2);

f) t é o tempo de amostragem (h).

A massa total coletada (m) é obtida pelos métodos de análise apresentados

anteriormente, porém é necessário observar que os resultados obtidos foram em mg/L. Para

que possa se chegar a unidade unicamente de massa, necessária para fórmula, é necessário

realizar a divisão do resultado pela quantidade de extrato utilizada na análise. No caso do NO2

esse valor é 0,005 L, SO2 é 0,011 L e O3 é 0,025 L. Após efetuada a divisão obteve-se apenas

a massa em mg, transformando-se então para µg e sendo possível a aplicação na equação.

Os coeficientes de difusão (D) podem ser obtidos na literatura. Massaman (1998) trás

coeficientes difusivos recomendados para os três poluentes em ar, sendo os valores estão

apresentados na Tabela 3.

Tabela 3: Coeficientes de difusividade por Massaman (1998).

Gás Coeficiente de difusividade (m²/h)

SO2 0,3025

O3 0,3999

NO2 0,3769

2.2.5 Análise de custo

Para realizar a análise de custo foram levantados os preços dos materiais e reagentes

utilizados juntamente ao setor de compras da UPF ou lojas da região. O cálculo do custo

considera os materiais e reagentes necessários para construção de um amostrador e sua

análise, sendo que foi efetuado o cálculo para o amostrador de cada um dos diferentes

poluentes. Dessa forma não foi considerado o custo de equipamentos ou mesmo estrutura

física, sendo esta análise voltada para o uso do amostrador em ambiente acadêmico.

44

2.2.6 Materiais e equipamentos

O Quadro 5 apresenta os materiais, equipamentos e reagentes que foram utilizados

para o desenvolvimento do trabalho.

Quadro 5: Equipamentos, materiais e reagentes utilizados no desenvolvimento do trabalho.

Tipo Descrição

Equipamentos Mufla

Espectrofotometro

Materiais

Filtro de celulose (Whatman 40)

Estruturas dos amostradores

Membrana de Teflon (Millipore, PTFE, 0,5 µm de poro, 25 mm de

diâmetro, hidrofóbica e lisa)

Filtro de papel de fibra de vidro (GF 50/A)

Tela de aço inox

Reagentes

Hidróxido de potássio

Carbonato de sódio

Ácido Fosfórico (85%)

Ácido clorídrico

Cloreto de cálcio

Bicarbonato de sódio

Bário di-hidratado

Carvão ativado

Amido

Metanol

Carbonato de potássio

Iodeto de potássio

Sulfanilamida

NEDA (N(-1-naftil-etilenodiamina)

Sulfato de potássio

Óxido de prata

Sulfato de amônia

45


2.3 Resultados e Discussões

A Figura 6 apresenta o amostrador desenvolvido e a Figura 7 os amostradores

instalados nos pontos observados.

Figura 7: Foto do amostrador passivo.

Figura 8: Amostradores instalados nos pontos monitorados.

46

2.3.1 Resultados obtidos com os amostradores passivos

Os resultados obtidos serão analisados de uma forma qualitativa, uma vez que não são

conhecidas as reais concentrações de emissão de poluentes nesses pontos e não foi possível

calibrar os amostradores em uma fonte conhecida.

2.3.1.1 Amostradores de dióxido de nitrogênio (NO2)

A Figura 8 apresenta os dados obtidos pelos amostrador de NO2. A partir da figura é

possível observar uma semelhança entre os resultados ao longo dos meses. O ponto

Estacionamento aparece apenas em outubro, pois este foi o único mês em que foi monitorado,

já o ponto Branco não apresenta resultados neste mesmo mês, pois os amostradores foram

encontrados caídos no dia de retirada, sendo, portanto desconsiderados os seus resultados.

Figura 9: Monitoramento de NO2.

Pela análise dos resultados da figura 8, verifica-se que as concentrações obtidas pelos

amostradores instalados próximos ao gerador nos quatro meses de monitoramento foram as

47


mais elevadas. Isso pode ser justificado pelo gerador representar uma fonte de emissão que

ocorre diariamente, é fixa e apresenta seu sistema de exaustão voltado para a horizontal e em

uma altura não superior a 4 m, sendo o seu monitoramento mais fácil e as concentrações

emitidas constantes. Dessa forma, este é o ponto onde foi detectada maior emissão de NO2,

devido à queima de óleo diesel que é efetuada, tendo os seus gases eliminados pelo sistema de

exaustão sem passar por nenhum tratamento prévio.

Observando-se os quatro meses, o segundo ponto que apresentou concentrações

elevadas mais constantes foi o pórtico, devido ao número de veículos que circula diariamente

na UPF. Mesmo se tratando de uma fonte móvel foram captados índices significativos de

NO2. Isso se justifica pelo número de veículos que circulam na universidade, sendo em média

5 mil carros, 300 coletivos urbanos e 230 ônibus intermunicipais e vans (UPF, 2012).

O amostrador próximo ao boiler de aquecimento das piscinas (ponto chamado de

caldeira) foi o terceiro a apresentar concentrações maiores. Neste local a fonte de emissão

também é a queima de óleo diesel, porém sua chaminé está com um posicionamento vertical e

superior a 5 m, diferentemente do gerador que possui um sistema de exaustão na horizontal e

a não mais que 4 m do chão, fazendo com que a pluma esteja mais distante da superfície e

sofra maior dispersão até atingir o local onde está o amostrador.

O amostrador localizado no exaustor de saída da capela não chegou a atingir 1 µg/m³

de NO2 em nenhum dos meses, apresentando concentrações baixíssimas. O ponto denominado

branco, que seria um local onde nenhuma fonte de emissão antrópica estaria próxima,

apresentou nos meses de julho e setembro e outubro as concentrações mais baixas, sendo que

no mês de agosto o amostrador próximo ao boiler apresentou uma concentração inferior,

podendo este fato ser caracterizado como um erro, especialmente se for considerado que as

concentrações neste ponto foram mais elevadas nos outros meses.

Os dados pluviométricos do período de exposição em cada um dos meses também

foram coletados com o objetivo de verificar a influencia desse fator nas concentrações dos

gases. Pode-se concluir que esta não foi tão significativa, uma vez que no mês de setembro

que ocorreram mais chuvas durante o período de exposição, apenas alguns pontos tiveram

suas concentrações ligeiramente reduzidas (gerador e pórtico), enquanto outros elevaram-se

(caldeira, capela e branco). Pelo grande volume de chuvas que ocorreu era esperado uma

redução significativa e igual em todos os pontos.

Os padrões de qualidade do ar são apresentados na Resolução CONAMA 003/90

(BRASIL, 1990), que apresenta padrões primários, que correspondem às concentrações

48

máximas que um poluente pode ser encontrado na atmosfera, e os padrões secundários, que

apresentam as concentrações que trazem mínimo efeito adverso a população. Desta forma, o

ideal é que os poluentes encontrem-se abaixo do padrão secundário para que se tenha um

ambiente saudável e favorável, portanto inicialmente os valores obtidos serão confrontados

com este padrão.

Tratando-se do dióxido de nitrogênio, a máxima concentração obtida considerando as

variações de local e período, foi de 3,10 µg/m³ no ponto gerador no mês de agosto, valor

extremamente abaixo do trazido pela legislação como o que não deve ser excedido mais de

uma vez ao ano, que é de 190 µg/m³. Se observarmos a média aritmética anual, que é de 100

µg/m³, também se encontra em uma situação confortável.

2.3.1.2 Amostradores de ozônio (O3)

Na Figura 9 estão apresentados os resultados obtidos para o monitoramento de O3.

Pode-se notar uma forte semelhança nos resultados obtidos para os meses de agosto e

setembro, onde o ponto de maior concentração é o mesmo, assim como os seguintes. Já no

mês de outubro os resultados foram diferentes e elevaram-se.

49


Figura 10: Monitoramento de O3.

Fazendo-se uma análise global dos resultados obtidos nos três meses, pela Figura 9, o

amostrador próximo ao gerador foi o que captou uma maior concentração de ozônio. O mês

de outubro apresentou um baixo resultado, mas isso pode se justificar pela membrana de

Teflon ter se deslocado durante o período de exposição. Quando o amostrador foi aberto para

análise ela estava colada no filtro, dessa forma o amostrador não pode exercer sua função

adequadamente.

O amostrador próximo à saída de exaustão da capela foi o que apresentou os

resultados maiores depois do ponto do gerador e estes mostraram constância. Analisando

novamente os três meses, os amostradores do pórtico é o terceiros com maiores

concentrações.

Os resultados obtidos no ponto denominado Caldeira foram próximos nos dois

primeiros meses, mas extremamente elevados no mês de outubro. Seus resultados nos

primeiros meses (agosto e setembro) foram inferiores até mesmo ao ponto denominado

Branco, que deveria ser o de concentrações mais baixas.

O ponto estacionamento foi monitorado apenas no mês de outubro e apresentou uma

concentração alta de O3, se comparado com os demais pontos em todo o monitoramento. A

fonte de poluição neste local é queima de combustível fóssil pelos ônibus, o que pode ser um

indutor de formação desse tipo de poluente secundário, devido à emissões com de COVs e

NOx.

O ozônio é um poluente secundário e sua formação depende da presença de compostos

NOx e COVs. As concentrações de COVs não foram monitoradas, porém o composto NO2

sim, dessa forma é esperado que os pontos com maior concentração de ozônio sejam

condizentes com o de maior concentração de NO2.

Esta premissa apresenta-se verdadeira, ao se considerar que o gerador para ambos os

poluentes foi o ponto de maior concentração e o pórtico o segundo com maior concentração

de NO2 e o terceiro com maior concentração de ozônio. Em trabalho realizado por Watson et

al. (2001), os gases de exaustão de sistemas de queima de diesel (caso do gerador de energia

da UPF e alguns veículos) e os gases de exaustão da queima de gasolina ( caso dos veículos),

apresentaram-se como as principais fontes dos mais diversos tipos de Compostos Orgânicos

Voláteis. Dessa forma, pode-se presumir que ambos os ambientes possuíam COVs e a

presença de NO2 foi constatada, tornando-se ambientes favoráveis para a formação de ozônio.

50

Porém o segundo ponto de maior concentração de ozônio foi a saída da capela de

exaustão, ponto que apresentou concentrações baixas de NO2. Deve-se lembrar que todos os

compostos NOx (NO, NO2, NO3, NO5) podem formar ozônio, não apenas o NO2. Além disso,

muitos dos compostos orgânicos voláteis são reagentes utilizados em laboratório e que devem

ser administrados em capelas justamente pela sua volatilidade. Esses dois fatores combinados

são possíveis explicações para as concentrações mais elevadas de ozônio.

Quanto à precipitação pode-se supor uma ligeira influencia da mesma nas

concentrações de ozônio. No mês de agosto não houve chuvas durante o período de

exposição, enquanto no mês de setembro choveram 98 mm durante o período de exposição.

Nota-se que as concentrações de todos os pontos reduziram-se, podendo isso significar que

com a chuva o poluente acabou sofrendo deposição úmida, reduzindo suas concentrações

atmosféricas. Porém seriam necessários mais meses de monitoramento para que fosse possível

afirmar com certeza.

Comparando os resultados obtidos com a legislação brasileira, quando observa-se o

ozônio, a máxima concentração obtida foi de 4,80 µg/m³ no ponto gerador no mês de agosto.

Ambos os padrões primário e secundário apresentam apenas a concentração que não deve ser

excedida nenhuma vez ao ano, sendo esta de mesmo valor: 160 µg/m³. Dessa forma, para o

poluente ozônio os valores obtidos também estão bem abaixo dos limites estabelecidos pela

legislação.

2.3.1.3 Amostradores de dióxido de enxofre (SO2)

A Figura 10 apresenta os resultados obtidos para o poluente SO2. Pode-se observar que

o ponto Branco apresentou as menores concentrações nos dois meses que foi possível ser

analisado e as concentrações obtidas no ponto do gerador nos dois primeiros meses foram

semelhantes. O ponto Caldeira não apresenta resultados no mês de agosto, pois o amostrador

não foi encontrado no dia de sua retirada.

51


Figura 11: Monitoramento de SO2.

Para os resultados de SO2, nenhuma afirmação é condizente com os três meses de

monitoramento. Em alguns casos dois meses apresentaram resultados semelhantes, mas um

terceiro mês apresenta resultado discrepante ou não foi possível efetuar a análise por

problemas com o amostrador. Também não é possível perceber uma influencia direta da

precipitação nos resultados.

Os resultados acabaram indicando que a metodologia empregada para a análise da

concentração de poluente no filtro talvez não tenha sido a mais adequada, especialmente se

for considerado que tratar-se de uma adaptação. Na literatura são raros os métodos de análise

para esse fim (monitoramento do ar) que sejam baseados na espectrofotometria molecular, na

sua grande maioria os trabalhos utilizam a cromatografia iônica (AYERS et al, 1998; ZOU et

al, 2007; CAMPOS et al, 2010). Devido a indisponibilidade de recursos para utilizar esta

metodologia, adaptou-se uma metodologia utilizada para material foliar, a qual não se

mostrou muito precisa.

Os padrões de qualidade estabelecidos pela legislação para o dióxido de enxofre são de

que a concentração que não deve ser excedida mais de uma vez ao ano e o padrão secundário

correspondem a 100 µg/m³ e o padrão primário é de 365 µg/m³. A média aritmética anual do

padrão secundário é de 40 µg/m³ e a do padrão primário é 80 µg/m³. Os resultados obtidos

52

foram elevados se comparados com a média aritmética anual, não estando acima do padrão

primário apenas o ponto branco no mês de setembro.

Devido aos resultados baixos obtidos para o ozônio e dióxido de nitrogênio, não é

sensato afirmar que as concentrações na atmosfera de dióxido de enxofre realmente chegaram

a ser tão elevadas. Mesmo por que se as concentrações houvessem realmente chegado a

valores tão elevados, casos de intoxicação seriam registrados. Além disso, o limite de

percepção de odor do dióxido de enxofre é de 1.200 µg/m³ (MILLER, 1975), no mês de

agosto no pórtico de entrada a concentração amostrada foi de 1.306,09 µg/m³, de forma que se

esta fosse a real concentração o odor característico do gás de “fósforo queimado” seria notado

no local. Dessa forma, acredita-se na existência de erro na metodologia de análise. Sugere-se

que este seja revisto em trabalhos futuros. Caso não seja possível utilizar a cromatografia

iônica como metodologia de análise, sugere-se que outro poluente seja monitorado, como o

H2S, que pode utilizar da espectrofotometria molecular.

A ausência de calibração dos amostradores permite apenas uma análise qualitativa, não

sendo possível uma analise quantitativa. Levando em conta esse aspecto, devido os resultados

obtidos para NO2 e O3 terem se encontrado muito abaixo dos limites estabelecidos pela

legislação, pode-se afirmar que a qualidade do ar na Universidade de Passo Fundo encontra-se

em bom estado ao ser considerado estes poluentes. Vale lembrar que em estudo utilizando o

mesmo amostrador passivo, obteve-se uma precisão de 10-19% (CAMPOS et al., 2010),

considerando essa faixa, os resultados obtidos estariam dentro dos limites da legislação,

exceto para o SO2.

2.3.2 Comparação dos resultados com os obtidos por outros autores

O Quadro 6 apresenta a faixa de concentração dos poluentes obtidas para este trabalho

e em outros trabalhos já realizados. Cabe salientar que todos os trabalhos constituíram em

monitoramento do ar em áreas urbanas usando amostradores passivos e tiveram suas

especificidades em métodos de análise e período de exposição.

53


Quadro 6: Resultados obtidos por diversos autores com amostradores passivos.

Autor NO2 (µg/m³) O3 (µg/m³) SO2 (µg/m³)

VIEIRA, 2012 0,11 a 3,10 0,66 a 4,80 20,60 a 1306,09

CAMPOS et al, 2010 3,60 a 12 17 a 37 1,8 a 11

BUCCO, 2010 18, 99 a 56,12 NOR NAT

AYERS et al, 1998 8 a 24 NAT 0,2 a 12

PERKAUSKAS e

MIKELINSKIENE, 1998 9 a 80 NAT 7 a 25

NOR – Não obteve resultados satisfatórios; NAT – Não foi analisado no trabalho.

Pode-se perceber que resultados tão elevados de concentração para o SO2 foram

somente obtidos neste trabalho, sendo que nos demais este foi o poluente com menor

concentração dentre os avaliados. Já para os demais poluentes os resultados foram menores do

que os encontrados na literatura. É necessário considerar que os outros trabalhos foram

realizados em áreas urbanas de centro, não como o caso da UPF que apesar de ser uma área

urbana é bem arborizada e possui bastante incidência de ventos, podendo este fator justificar

as baixas concentrações obtidas para NO2 e O3.

No trabalho realizado por Campos et al. (2010), os resultados obtidos para o ozônio

também foram mais elevados do que os obtidos para o dióxido de nitrogênio. A pesquisa foi

realizada no Brasil, em Salvador e Curitiba e os resultados obtidos também apresentaram-se

muito abaixo dos limites estabelecidos pela legislação brasileira. Os resultados entre ambas as

cidades foram similares, sendo que Salvador por ser uma região com maior incidência de

ventos acabou por apresentar resultados mínimos inferiores a Curitiba. No trabalho também é

mencionado o favorecimento da cidade de Salvador por se localizar em uma região ventosa,

ajudando na dispersão dos poluentes.

Perkauskas e Mikelinskiene (1998) conduziram sua pesquisa com amostradores

passivos na Lituânia e constataram que a principal fonte de NO2 é a poluição veicular. O

presente trabalho também concluiu que na UPF a segunda maior fonte de poluição deste

poluente trata-se dos veículos que circulam na universidade. Além disso, de uma forma geral

foi possível perceber que a queima de combustíveis fósseis é a principal fonte de dióxido de

nitrogênio.

Todos os trabalhos foram conduzidos por longos períodos de tempo (superiores a um

ano) e os resultados foram comparados com estações de monitoramento ativas, sendo esta a

54

forma de calibração utilizada. Exceto para o amostrador de ozônio do trabalho de Bucco

(2010), todos obtiveram resultados satisfatórios e seus amostradores puderam ser

considerados quantitativos. Considerando o exposto, apesar de não ter sido realizada a

calibração com o intuito de confirmar os resultados, o seu potencial de representar a realidade

não pode ser descartado.

2.3.3 Análise de custo

Para os três amostradores o custo do corpo do amostrador, membrana de Teflon e Tela

de aço inox foi de R$ 8,65, configurando-se este o gasto em comum para as três tipologias,

sendo que cada uma possui seus reagentes específicos. A Tabela 4 apresenta o custo total dos

materiais e reagentes utilizados na confecção do amostrador e método de análise. Para a

obtenção do custo do método de análise foram somados os valores correspondentes as

quantidades utilizadas dos reagentes e materiais, na metodologia específica para cada um dos

poluentes.

Tabela 4: Custo dos amostradores – materiais e reagentes.

Tipo de amostrador Custo (R$)

Dióxido de nitrogênio 18,26

Ozônio 16,09

Dióxido de enxofre 19,80

Dessa forma é possível perceber que os amostradores são economicamente viáveis

para a realização de monitoramento em âmbito acadêmico. Deve-se ainda considerar que o

custo do corpo do amostrador esta incluso na tabela, porém este pode ser reutilizado inúmeras

vezes.

55


3 CONCLUSÃO

Os amostradores passivos apresentaram-se como uma alternativa de fácil aplicabilidade

para o meio acadêmico no que tange o monitoramento do ar. O trabalho atingiu o objetivo de

construir amostradores passivos para SO2, NO2 e O3, tendo a estrutura adotada e as

metodologias de análise se mostrado de baixo custo. Quanto à representatividade e

confiabilidade dos resultados, pode-se perceber que para os poluentes de NO2 e O3 foi

possível observar uma constância dos resultados ao longo dos meses, fato que não foi

observado para o poluente SO2. Uma desvantagem que pode ser percebida no uso de

amostradores passivos é o tempo de resposta, que pode levar mais de uma semana

Quanto ao monitoramento do ar, os resultados apresentados pelos diferentes pontos

monitorados dentro da universidade, foram na sua maioria abaixo dos apresentados pela

legislação, não se caracterizando como algo preocupante. Pode-se observar também que o

local onde a poluição apresenta-se em maiores concentrações é no gerador de energia, sendo

recomendando estudar uma forma de tratamento dos gases de combustão antes de serem

expelidos para atmosfera. O segundo ponto que apresentou concentrações mais significativas

foi o pórtico, que teve como fonte de poluição os veículos. Os resultados obtidos entre todos

os pontos para o NO2 variaram entre 0,11 a 3,10 µg/m³, para o O3 entre 0,66 a 4,8 µg/m³ e

para o SO2 entre 20,6 a 1306,09 µg/m³. Comparando-se que outros trabalhos realizados

utilizando o mesmo tipo de amostradores, os valores obtidos para NO2 e O3 foram inferiores,

já os de SO2 foram demasiadamente superiores.

A análise de custo não considerou os custos com estrutura física e equipamentos

laboratoriais, sendo considerado apenas o custo do amostrador e dos reagentes e materiais

envolvidos na análise. Os valores obtidos para cada amostrador ficaram em torno de dezoito

reais. Dessa forma, seu uso torna-se viável apenas em locais que possuem laboratórios

disponíveis, caso das universidades.

Como sugestão para trabalhos futuros o método de análise do SO2 deve ser modificado,

utilizando-se idealmente metodologia baseada na cromatografia gasosa. Além disso, que os

amostradores sejam instalados em uma estação de monitoramento do ar, com o objetivo de

comparar os resultados. Outra prática que pode ser adotada com o intuito de validar os

amostradores é que sejam instalados mais amostradores de um mesmo poluente, em um

mesmo ponto e momento, para que sejam comparados os resultados entre eles. Mesmo assim,

56

essa alternativa não trás a certeza de se a concentração encontrada no ambiente é a mesma

obtida pelo amostrador.

57


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALVES, C.M., Modelos Estocásticos para Tratamento da Dispersão de Material

Particulado na Atmosfera, 2006. Tese (Doutorado. Doutorado em Modelagem

Computacional), LNCC, Rio de Janeiro, 2006.

ANDRADE, H. A qualidade do ar em Lisboa, valores médios e situações extremas. In:

FINISTERRA XXXI, 61, 1996, Lisboa, p. 43-66.

ARTIOLA, J. F.; PEPPER, I. L.; BRUSSEAU, M. Environmental Monitoring and

Characterization, 1ª edição, San Diego: Elsevier, 2004.

AYERS, G. P.; KEYWOOD, M. D.; GILLETT, R.; MANINS, P. C.; MALFROY, H.;

BARDSLEY, T. Validation of passive diffusion samplers for SO2 and NO2. Atmospheric

Environment, v. 32, n.20, p. 3587-3592, 1998.

BAIRD, C. Química Ambiental, 2 ºed.- Porto Alegre: Bookman, 2002.

BRAIT, C. H. H.; ANTONIOSI FILHO, N. R. Desenvolvimento e aplicação de sistema

passivo de coleta de poluentes atmosféricos para monitoramento de Cd, Cr, Pb, Cu, Fe, Mn,

Zn e particulados totais. Química Nova, São Paulo, v. 33, n. 1, p. 7-13, 2010.

BRASIL. Resolução CONAMA n°. 003, de 28 de junho de 1990. Diário Oficial da União,

Brasília, de 22/08/90, p. 15937-15939, Seção I.

BRASIL b. Resolução CONAMA nº. 008, de 06 de dezembro de 1990. Diário Oficial da

União, Brasília, de28/12/90, p. 25539, Seção I.

BRASIL. Resolução CONAMA n°. 018, de 06 de maio de 1986. Diário Oficial da União,


BRASIL. Resolução CONAMA n°. 264, de 26 de agosto de 1999. Diário Oficial da União,


BRASIL. Resolução CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002. Diário Oficial da União,

Brasília, de 20/11/2002.

BRASIL. Resolução CONAMA n°. 382, de 26 de dezembro de 2006. Diário Oficial da

União, Brasília, de 02/01/07, p. 131-137, Seção I.

58

BUCCO, M. V. S. Construção e testes de validação de amostradores passivos para

dióxido de nitrogênio e ozônio. Dissertação (Mestrado Profissional em Meio Ambiente

Urbano e Industrial/Meio Ambiente Urbano e Industrial), Setor de Tecnologia, Universidade

Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

CAMPOS, V. P.; CRUZ, L. P. S.; GODOI, R. H. M.; GODOI, A. F. L.; TAVARES, T. M.

Development and validation of passive samplers for atmospheric monitoring of SO2.

Microchemical Journal, v. 96, p. 132-138, 2010.

CAMPOS, V. P. et al. Monitoramento atmosférico passivo de SO2, NO2 e O3 em áreas

urbanas e de influencia industrial como prática de química ambiental para alunos de

graduação. Química Nova, v. 29, n.4, p.872-875, 2006.

CARNEIRO, R. M. A. Bioindicadores vegetais de poluição atmosférica: uma contribuição

para a saúde da comunidade. 2004. Dissertação (mestrado. Enfermagem em Saúde

Pública/Saúde Ambiental) – Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto, Universidade de São

Paulo, Ribeirão Preto, 2004.

CAVALCANTI, P. M. P. S. Modelo de gestão da qualidade do ar – abordagem

preventiva e corretiva. 2010. Tese (Doutorado. Planejamento Energético) – COPPE,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010.

CETESB a, Efeitos da poluição atmosférica na vegetação. Disponível em:

<http://www.cetesb.sp.gov.br/solo/Informa%C3%A7%C3%B5es-

B%C3%A1sicas/Vegeta%C3%A7%C3%A3o/9-Efeitos-da-Polui%C3%A7%C3%A3o>.

Acesso em: 20 ago 2012.

CETESB b, Padrões, índices. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/ar/Informa??es-

B?sicas/22-Padr?es-e-?ndices>. Acesso em: 23 ago 1012.

CHAEMFA, C.; BARBER, J. L.; KIM, K.; HARNER, T.; JONES, K. C. Further studies on

the uptake of persistent organic pollutants (POPs) by polyurethane foam disk passive air

samplers. Atmospheric Environment, v. 43, p. 3843-3849, 2009.

CONTI, M. E.; CECCHETTI, G. Biological monitoring: lichens as bioindicators of air

pollution assessment – a review. Environmental Pollution, v. 114, p. 471-492, 2001.

CORNELISSEN, G.; ARP, H. P. H.; PETTERSEN, A.; HAUGE, A.; BREEDVELD, G. D.

Assessing PAH and PCB emissions from the relocation of harbor sediments using equilibrium

passive samplers. Chemosphere, v. 72, p. 1581-1587, 2008.

59


CRUZ, L. P. S.; CAMPOS, V. P. Métodos de amostragem e análise para compostos reduzidos

de enxofre atmosférico. Química Nova, São Paulo, v. 31, n.5, p. 1180-1189, 2008.

CRUZ, L. P. S.; CAMPOS, V. P. Amostragem passiva de poluentes atmosféricos. Aplicação

ao SO2, Química Nova, São Paulo, v. 25, n.3, p. 406-411, 2002.

CRUZ, L. P. S.; CAMPOS, V. P.; SILVA, A. M. C.; TAVARES, T. M. A Field evaluation of

a SO2 passive sampler in tropical industrial and urban air. Atmospheric Environment, v. 38,

p. 6425-6429, 2004.

FENGER, J. Urban air quality. In: AUSTIN, J.; BRIMBLECOMBE, P.; STURGES, W. Air

Pollution Science for the 21 Century. San Diego: Elsevier, 2012, p. 1-52.

FERNANDES, J. S.; CARVALHO, A. M.; CAMPOS, J. F.; COSTA, O. L.; FILHO, G. B.

Poluição atmosférica e feitos respiratórios, cardiovasculares e reprodutivos na saúde humana.

Revista Médica Minas Gerais, v. 20, n. 1, p. 92-101, 2010.

FUPF. Balanço Social 2010. Disponível em:<

http://www.upf.br/fupf/download/balanco_social_2010/fscommand/UPFBalancoSocial.pdf>.

Acesso em: 15 out. 2012.

GUARDANI, M. L. G.; MARTINS, M. H. R. B. Monitor passivo de dióxido de enxofre –

construção e testes de validação. In: XXVII Congresso Interamericano de Engenharia

Sanitária e Ambiental, 2000.

KOOP, G.; TOLE, L. An investigation of thresholds in air pollution-mortality effects.

Environmental Modelling & Software, v. 21, n. 12, p. 1662-1673, 2006.

KRUPA, S. V.; LEGGE, A. H. Passive sampling of ambient, gaseous air pollutants: an

assessment from an ecological perspective. Environmental Pollution, v. 107, p. 31-45, 2000.

KUCERA, V.; FITZ, S. Direct and indirect air pollution effects on materials including

cultural monuments. Water, Air & Soil Pollution, v. 85, n. 1, p. 153-165, 1995.

LI, J.; EWART, G.; KRAFT, M.; FINN, P. W. The public health benefits of air pollution

control. Journal of Allergy and Clinical Immunology, v. 130, n. 1, p. 22-23, 2012.

60

LISBOA, H. M. Efeitos causados pela poluição atmosférica. In: LISBOA, H. M. Controle da

poluição atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007, p. 2-33.

LISBOA, H. M.; KAWANO, M. Monitoramento de Poluentes Atmosféricos. In: LISBOA, H.

M. Controle da poluição atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007, p. 2-70.

MARTINS, C. R.; ANDRADE, J. B. Química Atmosférica do enxofre (IV): emissões,

reações em fase aquosa e impacto ambienta, Química Nova, v. 25, n. 2, p. 259-272, 2002.

MASSMAN, W. J. A review of the molecular diffusivities of H2O, CO2, CH4, CO, O3, SO2,

NH3, N2O, NO, and NO2 in air, O2 and N2 near STP. Atmospheric Environment, v. 32, n.2,

p. 1111-1127, 1998.

MELCHERT, W. R.; CARDOSO, A. A. Construção de amostrador passivo de baixo custo

para determinação de dióxido de nitrogênio. Química Nova, v. 29, n. 2, p. 365-367, 2006.

MELYMUK, L.; ROBSON, M.; HELM, P. A.; DIAMOND, M. L. Evaluation of passive air

sampler calibrations: Selection of sampling rates and implications for the measurement of

persistent organic pollutants in air. Atmospheric Environment, v. 45, p. 1867-1875, 2011.

MILLER, T. L. Controlling rendering plant odors. In: NOLL, K. E.; DAVIS, W. T.;

DUNCAN, J. R. (ed.). Air pollution control and industrial energy production. Michigan:

Ann Arbor Science Publishers, p. 247-267, 1975.

PERKAUSKAS, D.; MIKELINSKIENE, A. Evaluation of SO2 and NO2 concentration levels

in Vilnius (Lithuania) using passive diffusion samplers. Environmental Pollution, v. 102, n.

S1, p. 249-252, 1998

RAMOS, A. D.; GONÇALVES, F. L. T. Análise dos processos de remoção de poluentes

atmosféricos dentro e abaixo da nuvem na região de Cubatão. [artigo científico].

Disponível em:< http://www.cbmet.com/cbm-files/12-

3cd03b3113cc944c8c5c3d113cdbc787.pdf>. Acesso em: 13 ago. 2012.

RANA, S. V. S. Environmental Pollution: Health And Tocicology, 1ª edição, Oxford:

Alpha Science International Limited, 2006.

ROSSETE, A. L. R. M. et al. Determinação de enxofre em amostras vegetais por oxidação via

seca em meio alcalino com detecção espectrofotométrica. Química Nova, v. 34, n.2, p. 341-

343, 2011.

61


SALTZMAN, B. E. Colorimetric microdetermination of nitrogen dioxide in the atmosphere.

Analytical Chemistry, v. 26, n. 12, p. 1949-1955, 1954.

SEKINE, Y.; WATTS, S. F.; RENDELL, A.; BUTSUGAN, M. Development of highly

sensitive passive sampler for nitrogen dioxide using porous polyethylene membrane filter as

turbulence limiting diffuser. Atmospheric Environment, v. 42, p. 4079-4088, 2008.

SHECHTER, H. Spectrophotometric method for determination of ozone in aqueous solutions.

Water Research, v. 7, p. 729-739, 1973.

TAO, S. et al. A directional passive air sampler for monitoring polycyclic aromatic

hydrocarbons (PAHs) in air mass. Environmental Pollution, v. 156, p. 435-441, 2008.

UPF. Duplicação da BR-285 é discutida. Disponível em: <http://www.upf.br/vfjk>. Acesso

em: 15/11/12.

VALLERO, D. Fundamentals of Air Pollution, 4ª edição, San Diego: Elsevier, 1973.

WATSON, J. G.; CHOW, J. C.; FUJITA, E. M. Review of volatile organic compound source

apportionment by chemical mass balance, Atmospheric Environment, v. 35, p. 1567-1584,

2001.

WHO GEMS/AIR. Passive and Active Sampling Methodologys for Mesasurement of Air

Quality, Methodology Review - Handbook Series, v.4, 1994.

WOLTERBEEK, B. Biomonitoring of trace element air pollution: principles, possibilities and

perspectives. Environmental Pollution, v. 120, p. 11-21, 2002.

ZHANG, Y. et al. A passive air sampler for characterizing the vertical concentration profile of

gaseous phase polycyclic aromatic hydrocarbons in near soil surface air. Environmental

Pollution, v. 159, p. 694-699, 2011.

ZOU, X.; SHEN, Z.; YUAN, T.; YIN, S.; ZHANG, X.; YIN, R.; ZHOU, P.; WANG, W. On

an empirical relationship between SO2 concentration and distance from a highway using

passive samplers: A case study in Shanghai, China, Science of the Total Environment, v.

377, p. 434-438, 2007.

Documents

USO DE AMOSTRADORES PASSIVOS PARA O …usuarios.upf.br/~engeamb/TCCs/2012-2/LET%CDCIA%20CANAL%20VIEIRA.pdf · passivos, que são dispositivos simples que fazem o uso da ab/adsorção,