UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CENTRO DAS CINCIAS MATEMTICAS E DA NATUREZA INSTITUTO DE QUMICA DEPARTAMENTO DE INORGNICA

AGENTES DE POLUIO ATMOSFRICA E A OCORRNCIA DE MERCRIO NO GS NATURAL COMO TEMAS GERADORES NO ENSINO MDIOFabola de Arajo Rodrigues JernimoDRE: 101115003

Projeto de Final de CursoOrientador: Prof. Roberto de Barros Faria Maro de 2009

AGENTES DE POLUIO ATMOSFRICA E A OCORRNCIA DE MERCRIO NO GS NATURAL COMO TEMAS GERADORES NO ENSINO MDIOFabola de Arajo Rodrigues JernimoProjeto de Final de Curso submetido ao Corpo Docente do Instituto de Qumica, como parte dos requisitos necessrios obteno do grau de Licenciada em Qumica.

Aprovado por: __________________________ Prof. Joo Massena Melo Filho. Dept de Qumica Inorgnica - UFRJ

__________________________ Prof. Roberto Marchiori. Dept de Qumica Inorgnica - UFRJ

__________________________ Prof. Srgio de Paula Machado. Dept de Qumica Inorgnica - UFRJ

Orientado por: __________________________ Prof. Roberto de Barros Faria. Dept de Qumica Inorgnica - UFRJ Rio de Janeiro, RJ Brasil. Maro de 2009.

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DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos meus pais, meu irmo, familiares e amigos que de alguma forma fazem parte da minha vida, tornando-a mais completa e feliz.

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CITAO Todos tm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial sadia qualidade de vida, impondo-se ao poder pblico e coletividade o dever de defend-lo e preserv-lo para as presentes e futuras geraes. (Caput. Art. 225, Constituio da Repblica Federativa do Brasil).

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AGRADECIMENTOS A Deus pelo dom da vida e por colocar pessoas to especiais no meu caminho; Ao meu orientador e grande mestre, Roberto de Barros Faria, que com muita pacincia e dedicao me auxiliou na construo deste trabalho, compreendendo meus sumios e compartilhando comigo todo o seu vasto conhecimento; Aos professores que aceitaram o convite para fazer parte da minha banca, Roberto Marchiori e Srgio de Paula Machado. Em especial, ao professor Joo Massena que me recebeu no curso de Licenciatura em Qumica como aluna transferida e no poderia deixar de fazer parte da concluso dessa jornada; Aos meus pais, Manuel e Nizete, e irmo, Fabricio, pela dedicao e amor incondicional e por idealizarem comigo mais essa conquista. Sem vocs, eu nada seria; Ao Carlos Miranda, pela amizade, companheirismo e incentivo durante minha trajetria acadmica, que alm de festejar comigo as pequenas vitrias, tambm me deu foras pra seguir em frente nos momentos de desnimo; A todos os amigos e familiares, que de perto ou de longe torcem pelo meu sucesso; Aos amigos da Microbiologia, onde foi o meu primeiro contato com o mundo universitrio. Com vocs compartilhei grandes momentos que ficaro pra sempre em minha memria e corao; Aos amigos da CEDAE, que vibraram comigo a cada pgina escrita deste trabalho e que participam da maior parte dos meus dias, contribuindo significativamente para o meu crescimento; Aos amigos do Laboratrio de Biomateriais, que por dois anos estiveram comigo todos os dias. Com vocs dividi momentos de alegria e grande aprendizado; Ao professor Assis, que o grande responsvel pelo meu ingresso na UFRJ. Sem a participao dele, nada disso teria sido possvel; A todos vocs, o meu MUITO OBRIGADA!

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Resumo do Projeto de Final de Curso apresentado ao Instituto de Qumica como parte dos requisitos necessrios para obteno do grau de Licenciada em Qumica.

AGENTES DE POLUIO ATMOSFRICA E A OCORRNCIA DE MERCRIO NO GS NATURAL COMO TEMAS GERADORES NO ENSINO MDIO Fabola de Arajo Rodrigues Jernimo

Maro, 2009.

Orientador:

Prof.

Roberto

de

Barros

Faria,

AGENTES

DE

POLUIO

ATMOSFRICA E A OCORRNCIA DE MERCRIO NO GS NATURAL COMO TEMAS GERADORES NO ENSINO MDIO

Nos ltimos anos, os agentes de poluio atmosfrica tem recebido especial ateno, principalmente pelo fato de que muitos deles so gases de efeito estufa que esto diretamente relacionados com o aquecimento global, assunto maciamente discutido atualmente. As atividades antropognicas so as principais fontes de emisso desses poluentes para a atmosfera. No entanto, uma nova preocupao vem surgindo, a partir do momento em que se constatou a presena de mercrio no gs natural. Alguns estudos esto sendo realizados para a descoberta de tcnicas eficientes para a remoo do mercrio, a fim de diminuir sua emisso para a atmosfera pela queima de combustveis fsseis. Dessa forma, este trabalho se prope a apresentar os agentes de poluio atmosfrica e suas conseqncias para o meio ambiente, dando especial ateno ao elemento mercrio e sua emisso para a atmosfera. Assim como, tentar mostrar que se pode trabalhar a qumica em sala de aula, utilizando-se dos temas do cotidiano, na tentativa de tornar a disciplina mais prazerosa para os alunos de ensino mdio.

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SUMRIO

I. INTRODUO.................................................................................................................. 1 1. Dixido de carbono (CO2)..................................................................................... 3 2. Metano (CH4)......................................................................................................... 5 3. Monxido de carbono (CO)................................................................................... 6 4. Material particulado............................................................................................... 8 5. Dixido de enxofre (SO2)....................................................................................... 9 6. xidos de nitrognio (NOx)................................................................................. 13 7. Oznio (O3).......................................................................................................... 14 8. Poluentes orgnicos persistentes.......................................................................... 16 9. Metais pesados..................................................................................................... 17 II. SOBRE O MERCRIO ................................................................................................. 19 III. O MERCRIO COMO AGENTE CAUSADOR DE DOENAS................................ 25 IV. AS FONTES DE POLUIO COM MERCRIO E ALGUNS CASOS DE CONTAMINAO....................................................................................................... 29 V. O MERCRIO NO GS NATURAL............................................................................ 34 VI. MEDIDAS PARA REDUZIR A POLUIO COM MERCRIO GASOSO............. 36 VII. CONTEXTUALIZANDO ALGUNS TEMAS DA QUMICA................................... 38 1. Os agentes de poluio atmosfrica................................................................... 38 2. Perigos na manipulao do mercrio................................................................. 40 3. Tabela peridica dos elementos.......................................................................... 41 VIII. CONCLUSO............................................................................................................ 43

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS................................................................................. 44 REFERNCIAS DAS FIGURAS........................................................................................ 48 ANEXOS.............................................................................................................................. 51

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NDICE DE FIGURAS

FIGURA 1. Fumaa preta emitida por uma usina em Batangas provncia do sul de Manila, Filipinas............................................................................................................................ 2 FIGURA 2. Mdia mensal de dixido de carbono atmosfrico no Observatrio Mauna Loa, Hawaii.............................................................................................................................. 4 FIGURA 3. Aterro sanitrio de Gramacho no Rio de Janeiro............................................... 6 FIGURA 4. Esquema resumido da formao do radical hidroxila...................................... 11 FIGURA 5. Grgula da Baslica do Sagrado Corao (Sacr Coeur) em Paris deteriorada pela chuva cida............................................................................................................. 12 FIGURA 6. Smog que envolve Pequim, na China............................................................... 14 FIGURA 7. Perfil da camada de oznio (a) e da temperatura (b) com a altura.................. 15 FIGURA 8. a) Frmula estrutural do ncleo dioxina, b) Frmula estrutural do ncleo furano............................................................................................................................. 16 FIGURA 9. Em Chicago, escultura inspirada no mercrio lquido..................................... 21 FIGURA 10. Cinabre (mineral vermelho) da mina Las Cuevas em Almadn, Espanha..... 22 FIGURA 11. Ciclo do mercrio em ambientes naturais...................................................... 23 FIGURA 12. Restaurao feita com amlgama em comparao com uma feita em resina.............................................................................................................................. 26 FIGURA 13. Efeito teratognico da contaminao com mercrio na Baa de Minamata, Japo............................................................................................................................... 28 FIGURA 14. Garimpeiro no rio Juma, em Novo Aripuan, municpio do Estado do Amazonas (AM)............................................................................................................. 31

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FIGURA 15. Baa de Minamata, Japo, nos dias atuais ..................................................... 32 FIGURA 16. Mapa do Gasoduto Bolvia-Brasil.................................................................. 35 FIGURA 17. Localizao do mercrio na tabela peridica................................................. 41

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NDICE DE TABELASTABELA 1. Os efeitos e sintomas do CO de acordo com a concentrao e o tempo de exposio.......................................................................................................................... 7 TABELA 2. Algumas informaes bsicas sobre o mercrio............................................. 20 TABELA 3. Principais atividades relacionadas com a utilizao do mercrio em seus diferentes estados de oxidao....................................................................................... 30 TABELA 4. Abundncia natural aproximada de compostos de mercrio em hidrocarbonetos.............................................................................................................. 34 TABELA 5. Solubilidade e volatilidade dos compostos de mercrio................................. 37

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I. INTRODUO

A atmosfera constituda por uma mistura de gases, predominantemente nitrognio (N2), oxignio (O2) e argnio (Ar). No entanto, vrios outros gases esto presentes em pequenas quantidades sendo que alguns desses constituem os chamados gases de efeito estufa, ou seja, gases que possuem a propriedade de reter o calor. Entre os exemplos mais conhecidos de gases de efeito estufa temos, alm da gua, o dixido de carbono (CO2), metano (CH4), xido nitroso (N2O) e os clorofluorcarbonetos (CFCs). Alm desses temos outros xidos de nitrognio, genericamente chamados de NOx, monxido de carbono (CO) e outros halocarbonetos de origem industrial como os hidrofluocarbonetos (HFC) e os perfluocarbonetos (PFC) que tambm so exemplos de gases de efeito estufa (C&T BRASIL, 1999; MENDONA et al., 2000). As atividades antropognicas (realizadas pelo homem), principalmente as industriais, so as maiores responsveis pela poluio atmosfrica, embora atividades fsicas naturais, como vulces, tambm possam liberar diferentes poluentes para o meio ambiente (KAMPA et al., 2007). As atividades humanas vm provocando mudanas climticas em ritmos cada vez mais acelerados ao longo dos anos. A liberao desses gases aumenta a cada ano, visto que so produzidos pela queima de combustveis fsseis e de florestas, pelo mau uso das tcnicas agrcolas e por gases emitidos pelo processo industrial (SILVA et al., 2008). Os poluentes atmosfricos so produzidos em grandes quantidades e, ao se misturarem com o ar, so levados pelas correntes de ar, por longas distncias, em um movimento incontrolvel. Em muitos locais, possvel ver e sentir a presena de poluentes

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atmosfricos como exemplificado na Figura 1 (MENDONA et al., 2000)

Figura 1. Fumaa preta emitida por uma usina em Batangas provncia ao sul de Manila, Filipinas.

Portanto, intensificou-se, no mundo inteiro, a pesquisa por mtodos alternativos de produo de energia que liberem menos gases nocivos atmosfera, j que as atuais fontes de energia causam, quase sempre, um impacto negativo para o meio ambiente (SILVA et al., 2008).

OBJETIVO

Este trabalho se prope a apresentar os agentes de poluio atmosfrica e suas

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consequncias para o meio ambiente, dando especial ateno ao elemento mercrio e sua emisso para a atmosfera. Assim como, tentar mostrar que se pode trabalhar a qumica em sala de aula, utilizando-se dos temas do cotidiano, na tentativa de tornar a disciplina mais prazerosa para os alunos de ensino mdio.

A seguir, sero descritos alguns poluentes atmosfricos e suas principais caractersticas:

1. Dixido de carbono (CO2):

O dixido de carbono recebe ateno especial devido ao grande volume de suas emisses, as quais aumentam a cada ano, como pode ser visto na Figura 2. Distribudo pela atmosfera, ele age como uma cobertura que permite a entrada da radiao solar, mas impede que a radiao infravermelha emitida pela Terra seja liberada. Dessa forma, a atmosfera se mantm mais aquecida, atravs de um efeito estufa natural, possibilitando a vida na Terra. Para manter o equilbrio trmico do planeta, a Terra deveria emitir a mesma quantidade de energia que recebe do sol, na forma de radiaes trmicas. Se o gs carbnico absorve parte dessa energia que deveria ser emitida o planeta tender a se aquecer (C&T BRASIL, 1999; CARVALHO JNIOR et al., 2003). O aumento da temperatura global em decorrncia do efeito estufa pode produzir efeitos catastrficos na natureza. Do ponto de vista biolgico, a elevao da temperatura pode afetar diretamente a lavoura, encurtando o ciclo das culturas e antecipando as pocas de semeadura e de colheita (AGOSTINETTO et al., 2003).

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Figura 2. Mdia mensal de dixido de carbono atmosfrico no Observatrio de Mauna Loa, Hava.

Desde a industrializao das naes na dcada de 1950 que as atividades antropognicas vm aumentando as concentraes de gases de efeito estufa na atmosfera, ampliando assim a capacidade, j existente, de absoro de energia. Este fato se deve, principalmente pelo incremento nas emisses do principal gs de efeito estufa, o CO2, proveniente da queima de combustveis fsseis (carvo, petrleo e gs natural), em usinas termoeltricas e indstrias, veculos em circulao, foges domsticos e sistemas domsticos de aquecimento. As queimadas e os desmatamentos tambm contribuem significativamente, j que isto afeta os reservatrios naturais e sumidouros que podem absorver o CO2 do ar (CARVALHO JNIOR et al., 2003).

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2. Metano (CH4):

Dentre os gases de efeito estufa, temos o metano, que recebe ateno particular devido quantidade emitida e capacidade de absoro de radiao. o segundo gs em volume de emisses, sendo superado apenas pelo CO2. Alm de ser um dos principais causadores do efeito estufa, com capacidade de absoro de calor de 15 a 40 vezes superior do gs carbnico, reage com o oxignio na presena de xido ntrico produzindo oznio na troposfera terrestre. Tem a capacidade tambm de minimizar o ataque dos tomos de cloro ao oznio, uma vez que ao reagir com o cloro forma o cido clordrico, atuando como reservatrio inerte de cloro. Ainda, segundo estudos, a reaochave do metano na atmosfera inclui sua oxidao com radicais hidroxila, formando gua (AGOSTINETTO et al., 2003). Suas principais fontes so: solos naturalmente inundados, lavouras de arroz, fermentao entrica, gs natural, queima da biomassa, flatulncias do gado, aterros sanitrios (Figura 3), minas de carvo e oceanos (AGOSTINETTO et al., 2003; SILVA et al., 2008). O gs de aterros sanitrios, um dos maiores emissores de metano, produzido pela decomposio anaerbica (sem a presena de oxignio) de resduos orgnicos. Este gs composto por aproximadamente 50% de metano (CH4), 40% de dixido de carbono (CO2), 9% de nitrognio, concentraes residuais de compostos orgnicos volteis (poluentes perigosos) e de outros elementos (SILVA et al., 2008). Uma opo atrativa para a reduo na emisso desses gases a captao e utilizao do gs produzido em aterros sanitrios, uma vez que o metano possui grande calor de

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combusto, fazendo com que o gs possa ser usado para cozinhar e na produo de energia eltrica (SILVA et al., 2008).

Figura 3. Aterro sanitrio de Gramacho no Rio de Janeiro.

3. Monxido de carbono (CO):

O CO, um asfixiante qumico, um gs perigoso, incolor, inodoro, sem sabor e no irritante. Tem a capacidade de deixar uma pessoa inconsciente ou mesmo matar em poucos minutos. Conhecido como assassino silencioso, o monxido de carbono produzido pela combusto incompleta de matria orgnica, como carvo, madeira, papel, leo combustvel, gs natural e gasolina (CARVALHO JNIOR et al., 2003; LACERDA et al., 2005). Tem afinidade com a hemoglobina, uma protena contida nos glbulos vermelhos do sangue que transporta oxignio para os tecidos. A toxicidade do CO no homem 6

explicada pela competio com o O2 pela hemoglobina, promovendo a converso da oxihemoglobina em carboxi-hemoglobina (COHb) (LACERDA et al., 2005). O monxido de carbono, alm de contribuir para a poluio atmosfrica, representa perda de energia, j que um dos produtos da combusto incompleta. um gs venenoso que apresenta variados sintomas de acordo com a concentrao, os quais sero descritos na Tabela 1. Os valores so aproximados e variam de indivduo para indivduo, dependendo do estado de sade e do nvel de atividade fsica (CARVALHO JNIOR et al., 2003).

Tabela 1. Os efeitos e sintomas do CO de acordo com a concentrao e o tempo de exposio:

Concentrao em ppm 35 200 400 600 1.000 2.000 1.000 2.000 1.000 2.000 2.000 2.500 4.000Fonte: CARVALHO JNIOR et al., 2003.

Efeitos e sintomas Nvel permissvel de exposio Dor de cabea leve Dor de cabea Dor de cabea Confuso, dor de cabea e nusea Tendncia a cambalear Palpitao Perda da conscincia Fatal

Tempo em horas 8 3 2 1 2 1,5 0,5 0,5