Aula 7
Química da Atmosfera - Parte III
AMOSTRAS DE “AR”: - Aspectos analíticos - Métodos de análise
Prof. Rafael Arromba de Sousa
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química
Juiz de Fora, 2o semestre de 2016
Química Ambiental
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Aulas 5 e 6:
Composição química e os principais poluentes da atmosfera
Características gerais da atmosfera
Transporte de substâncias na biosfera e os Ciclos biogeoquímicos
Principais problemas ambientais relacionados à poluição atmosférica
Relembrando ... www.youtube.com/watch?v=3AlMryEKpNI
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COMO MONITORAR O “AR”/ ATMOSFERA:
Aspectos analíticos
Legislação
Métodos de análise
As amostras de ar
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“Outdoor” sampling “Indoor” sampling
Avaliar contaminações por
Gases provenientes do solo Compostos voláteis no ambiente de trabalho (saúde ocupacional)
A contaminação de ambos os ambientes podem ser prejudiciais à saúde humana !
Atm
osfe
ras abert
as
Atm
osfe
ras in
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as
Amostragem de ar - definição
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PROCEDIMENTO GERAL
Retenção/ Pré-concentração dos analitos seguida de uma extração ou dessorção
- Obtenção da amostra laboratorial considerando a representatividade da mesma - NECESSÁRIA quando não se tem disponível um equipamento para monitoração em tempo real
Soxhlet Ultrasom
Extração com fluido supercrítico
Sorção em suportes/ dispositivos a base de: - sílica gel - fibras específicas - polímeros orgânicos MODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃO Equipamentos específicos “Monitor Beta”
Usado para coleta de material particulado
Injetor GC
Amostragem de ar
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Exemplos de amostradores de “ar”
1) TSP (Total suspended particle sampler)
Coleta partículas do ar que flui (vazão e tempo determinados) por um filtro (fibra de vidro)
PERMITE realizar as análises no laboratório e se adéqua à determinação de “traços”
Técnicas instrumentais usuais (tipo: depende do analito)
Possibilitada a etapa de pré-concentração
2) PM-10 samplers
Coleta partículas com ᶲ < 10 µm Usa filtros de: - fibra de vidro - teflon
AMOSTRADORES DE “GRANDES VOLUMES”
Amostragem de ar
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Exemplos de amostradores de “ar”
PERMITE realizar as análises no laboratório e se adéqua à determinação de traços
AMOSTRADORES DE “GRANDES VOLUMES”
Amostragem de ar
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3) PS-1 Para baixas concentrações de SVOCs, PCBs, pesticidas e dioxinas cloradas
AMOSTRADORES PORTÁTEIS
Exemplos de amostradores de “ar”
1) Canister samplers ou Tedlar bag O ar é “aprisionado” em diferentes tipos
de recipientes, dependendo da concentração esperada
2) “Amostrador de fita” (Monitor Beta) Para materiais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fita
3) Tubos sorventes ou impingers Tubos com materiais sorventes ou com líquidos (impingers) nos quais os analitos ficam
sorvidos ou dissolvidos
Inerte Impermeável
Transparente ou não
Amostragem de ar
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O “ar” ou constituintes do ar são SEMPRE retidos em um RECIPIENTE/ MATERIAL ÚNICO MAS existem diversos termos técnicos para diferenciar as formas e frequencia da amostragem
... “Constatação” importante:
Ex: 1) Termo “amostragem de fonte”: amostragem de chaminé 2) Termo “amostragem individual”: “Amostragem ... realizada com a finalidade de avaliar razão de exposição ... Utiliza como instrumento equipamento carregado individualmente”. (Para exemplos de amostradores individuais, acessar http://www.sensidyne.com/)
Qualidade do ar e Legislação
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HISTÓRICO 1) Resolução CONAMA nº 05, de 15 de junho 89, que instituiu o Programa Nacional de
Controle da Qualidade do Ar "PRONAR”
2) Resolução CONAMA nº 03, de 28 de junho de 1990
Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar Definiu a forma de amostragem: - Amostrador de grandes volumes (Hi-vol) ou equivalente Definiu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetros - Quantidade de partículas totais em suspensão - Concentração de SO2
- Concentração de CO - Concentração de O3
- Fumaça - Quantidade de partículas inaláveis - Concentração de NO2
Qualidade do ar e Legislação
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HISTÓRICO 1) Resolução CONAMA nº 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa Nacional de Controle
da Qualidade do Ar "PRONAR
2) Resolução CONAMA n0 03, de 28 de junho de 1990 Padrões estabelecidos (limites máximos): - Saúde da população - Danos à fauna e à flora Define que “poluente atmosférico” é qualquer forma de matéria ou energia que afetem o ar alterando seus padrões de qualidade Exige estratégias de controle das emissões para manter ou atingir os padrões de qualidade estabelecidos Esclarece que a monitoração de partículas e espécies químicas é importante e frequentemente necessária. Existem métodos recomendados !
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
- Microscopia óptica para a quantificação das partículas - Espectrofotometria no UV-Vis (“colorimetria”) - Espectrofotometria no IR Análise química das partículas diversas técnicas podem ser aplicadas:
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
ANALITOS x MÉTODOS
SO2
O3
NO2
Espectrofotometria UV-Vis
Reação com: 1- formaldeído; 2- p-rosanilina; λ= 548 nm
Reação com KI em meio de amido ; λ= 366 nm OU
Medição da absorbãncia no Vis (λ= 548 nm)
Reação com: 1- amina orgânica; 2- N-(1-naftiletilenodiamina) ; λ= 540 nm
Amostra gasosa
Borbulhada em soluções específicas Formação de
produtos coloridos “Impregnada” em um
filtro (contendo agentes específicos)
Reações “específicas”
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
ALGUNS DETALHES
Determinação de SO2:
Reação 1: SO2 + CH2O + H2O HOCH2SO3H (reação de oxidação do SO2: formação do ác. metilssulfônico)
Reação 2: HOCH2SO3H + p-rosanilina ác. p-rosanilinametilsulfônico
CH2SO3H
CH2SO3H
CH2SO3H
H
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
ALGUNS DETALHES
Determinação de O3:
Reação 1: O3 + 2 KI + H2O 2 KOH + O2 + I2 (reação de redução do O3)
Reação 2: I2 + amido complexo azul
amilose
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Determinação de NO2:
Reação 1 HIDRÓLISE PARA FORMAÇÃO DO ÁC. NITROSO: 2 NO2 + H2O HNO2 + H+ + NO3
-
Reação 2 REAÇÃO COM AMINA ORGÂNICA (formação do íon diazônio)
Reação 3 REAÇÃO COM N-(1-NAFTILETILENODIAMINA)
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
Os ANALITOS e os MÉTODOS:
Espectrofotometria no IR pode ser aplicada a outros gases e substâncias: O3, NO, SO2, ácido fórmico, VOCs e HPAs Espectros de referência para mais de 100 compostos! www.epa.gov/ttn/emc/ftir/welcome.html
CO
CO2
Absorção em: 2165 – 2183 cm -1
Absorção em:
2342 cm -1
Espectrofotometria IR
Melhorar a detectabilidade a EPA recomenda o uso da Cromatografia Gasosa
... Os MÉTODOS baseados na espectrofotometria UV-Vis não são mais considerados métodos “avançados”. Mas são adequados e confiáveis para estas aplicações!
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Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos
Os ANALITOS e os MÉTODOS – Aspectos práticos
Espectrofotometria no IR: CUBETAS OU CELAS caminhos ópticos “longos” ... 10 cm para analitos em concentrações “altas” 20 – 100 m para analitos em concentrações “baixas” Janelas ópticas de KBr ...
Qualidade do ar e Química analítica
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Espécies orgânicas
Espécies inorgânicas
Monitoração “completa” da qualidade do ar
Espécies químicas gasosas
Espécies químicas adsorvidas em
sólidos
Análise da atmosfera: trabalho complexo e um campo com muitos aspectos a serem estudados/ estabelecidos
Qualidade do ar e Química analítica
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Espécies orgânicas
Espécies inorgânicas
LITERATURA RECOMENDADA:
Yaman, M. & Erela, E. Combining Preconcentration Methods for the Determination of Lead and Nickel in Ambient Air by FAAS, At. Spectros. 33 (2012) 212
Camel, V. M. & Cauda, M. Trace Enrichtment Methods for the Determination of Organic Pollutants in Ambient
Air, J. Chromatogr. A. 710 (1995) 3
Air Pollution Control Technology Handbook.
K. B. Schinelli & C. A. Brown; CRC, 2002
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Perguntas ?
Curiosidades ? ?
Ref
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sad
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est
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la
Baird, C. Química Ambiental; Tradução Maria Angeles Lobo Recio e Liz Carlos M. Carrera, 2 ed, Porto
Alegre, Bookman, 2002.
Mozeto, A. Química Nova na Escola , Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, 2001, 41.
http://www.clu-in.org/issues/default.focus/sec/vapor_intrusion/cat/site_investigation_tools/,
acessado em 16-07-13.
Zhang, C. C. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, Canada, John Wiley & Sons, 2007.
http://www.uregina.ca/science/chem-biochem/facilities/TAF1/Air%20Sampling.html, acessado em 17-07-13.
http://blogs.dallasobserver.com/unfairpark/2012/04/meet_the_most_scrutinized_frac.php,
acessado em 17-07-13.
http://www.newterra.com/solutions/tedlar-gas-sampling-bags/, acessado em 17-07-13.
http://www.ibama.gov.br/areas-tematicas-qa/programa-proconve, acessado em 19-07-13.
http://www.mma.gov.br/estruturas/163/_arquivos/promot_163.pdf , acessado em 19-07-13.
FUNDACENTRO. O Tamanho das Partículas de Poeira Suspensas no Ar do Ambiente de Trabalho, Ministério
do Trabalho e Emprego, 2001.
Campos, V. P. et al. Química Nova, 29, 2006, 872.
http://www.relma.com.br/global/produtos/13831316400.jpg , acessada 20-07-13.
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