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Poluição Atmosférica Polui ç ão dos ecossistemas terrestres, aqu á ticos e atmosf é ricos.

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1 Poluição Atmosférica Polui ç ão dos ecossistemas terrestres, aqu á ticos e atmosf é ricos

2 Fontes de Poluição Atmosférica O problema da poluição do ar é intenso nas grandes cidades, especialmente naquelas localizadas nos países em desenvolvimento As emissões de poluentes atmosféricos podem classificar-se em: -Antrópicas: aquelas provocadas pela ação do homem (indústria, transporte, geração de energia, etc.). -Naturais: causadas por processos naturais, tais como emissões vulcânicas, processos microbiológicos, etc.

3 Os poluentes gasosos podem ser classificados como: -Primários: aqueles lançados diretamente na atmosfera, como resultado de processos industriais, gases de exaustão de motores de combustão interna, etc. Ex. óxidos de enxofre (SO x ), óxidos de nitrogênio (NO x ) e particulados. -Secundários: aqueles que são produtos de reações fotoquímicas, que ocorrem na atmosfera entre os poluentes primários. Ex. a formação de ozônio estratoférico e de peroxiacetil nitrato (PAN).

4 Poluentes primários e secundários

5 Unidades A fim de expressar a concentração e emissões de poluentes na atmosfera utilizam-se as unidades de pouco uso em outras áreas: ppbv: partes por bilhão de volume pptv: partes por trilhão de volume g/m 3 = g/m 3 Tg = teragrama= g Gt = gigatonelada = 10 9 t Ng = nanograma = g

6 Características dos Poluentes Gasosos Componentes Sulfurosos Na atmosfera o enxofre encontra-se nas seguintes formas: - COS = carbonil sulfeto - CS 2 = sulfeto de carbono - (CH 3 ) 2 S = dimetil sulfeto - H 2 S = sulfeto de hidrogênio - SO 2 = dióxido de enxofre - SO 4 -2 = sulfatos

7 As fontes naturais de compostos de enxofre são a degradação biológica, as emissões vulcânicas e os oceanos. Solos ricos em enxofre constituem também uma fonte natural de H 2 S. O SO 2 é um gás incolor com um odor irritante e azedo. É altamente solúvel em água, sendo esta propriedade a base dos sistemas de separação úmida do SO x e da formação de ácido sulfúrico ao contato com a água.

8 As fontes antrópicas mais importantes de geração de SO 2 são: a queima de combustíveis fósseis a oxidação de minerais sulfurosos para a obtenção de cobre, chumbo e zinco. Por exemplo, a obtenção de cobre é feita: Cu 2 S + O 2 Cu + SO 2 os processos de refino de petróleo

9 Fontes naturais e antrópicas dos óxidos de enxofre

10 Compostos Nitrogenados Na atmosfera os compostos nitrogenados apresentam-se nas seguintes formas: N 2 O, NO, NO 2, NH 3, sais de NO 3 -, NO 2 - e NH 4. Outros óxidos de nitrogênio tais como N 2 O 3, N 2 O 4, NO 3 e N 2 O 5 encontram-se em concentrações muito baixas.

11 Até alguns anos atrás o N 2 O não era considerado um poluente. A concentração de N 2 O na atmosfera no início da Revolução Industrial era de ppbv, atingindo valores de 310 ppbv, em A velocidade de incremento anual é de 0,5 –1,1 ppbv/ano. Recentemente detectou-se a sua participação: No controle dos níveis de ozônio na estratosfera; No efeito estufa Nos processos de formação da chuva ácida

12 Fontes naturais e antrópicas dos óxidos de nitrogênio

13 Metano O metano é formado naturalmente em regiões onde existem matéria orgânica em decomposição. Somado a isso existe muitas fontes antrópicas de metano que vem contribuindo para seu aumento na concentração global na atmosfera, dentre estas fontes estão o cultivo de arroz, grandes confinamentos de ruminantes, queima de biomassa e a queima de combustíveis fosséis.

14 Concentração Atmosférica A presente concentração atmosférica global do metano é de 1.72ppmv, mais do que o dobro de sua concentração durante o período pré revolução industrial que era por volta dos 0.8ppmv. Redução Para estabilizar as concentrações de metano que se encontram presentes nos dias de hoje, seria necessário uma redução imediata de 15-20% das emissões globais desse gás.

15 Material Particulado Considera-se como material particulado qualquer substância na atmosfera que tenha dimensões microscópicas ou submicroscópicas, porém maiores que as dimensões moleculares. Os particulados presentes na atmosfera classificam- se em: -Finos, com diâmetro de d p < 2,5 m -Grossos, com diâmetro de d p > 2,5 m

16 Compostos Orgânicos Voláteis - COV Os Compostos Orgânicos Voláteis (COV) são hidrocarbonetos do tipo aldeídos, cetonas, solventes clorados, substâncias refrigerantes, como os seguintes identificados no ar ambiente: metano, etano, propano, butano, hexano, benzeno, tolueno, etileno, cloreto de metila, clorofórmio, formaldeídos, cloroflurocarbonos entre outros. As fontes antrópicas dos COV são processos industriais (46%) e o transporte automotivo (30%).

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18 Efeitos da poluição do ar Alterações nas propriedades da atmosfera: Em regiões urbanas com alta poluição atmosférica é comum verficar: - redução da visibilidade - formação de névoa e precipitação - redução da intensidade de radiação solar - alteração da distribuição das temperaturas e do vento A formação de névoa geralmente está relacionada com a presença de SO 2. Em 80% dos casos com altas concentrações de SO 2 ocorrem com visibilidade menor que 5 km.

19 Devem-se considerar, principalmente, alterações pela interação da luz com as partículas em suspensão (reflexão e absorção). A diminuição da intensidade de radiação solar direta devida a uma camada de ar poluído é de 10-20% (por dispersão da luz). Ocorre também a absorção de certos comprimentos de onda por moléculas de gases.

20 Danos à vegetação Os poluentes que causam danos à vegetação são denominados de fitotóxicos. Os mais severos são: SO 2, Peroxiacetil nitrato, eteno, ozônio e alguns fitotóxicos menos severos: cloro, ácido clorídrico, amônia e mercúrio. Os poluentes penetram nas plantas através da respiração normal, provocando a destruição da clorofila e a interrupção da fotossíntese. Os sintomas dos danos causados pelos poluentes geralmente manifestam-se na superfície das folhas. Os óxidos de nitrogênio também são fitotóxicos em determinadas concentrações

21 Efeitos para a saúde humana Óxido de Enxofre (SO 2 ): Os óxidos de enxofre são altamente solúveis e por isso são absorvidos pelo sistema respiratório superior. Concentrações de 1ppm podem provocar sintomas de irritação. Os asmáticos já apresentam sintomas com concentrações menores (0,25- 0,5 ppm). Ozônio: Constitui um irritante severo para os olhos, nariz e garganta. Para concentrações de ozônio a 0,01 ppm ocorre irritações nos olhos e concentrações de 2,0 ppm provocam tosse severa. Outro irritante aos olhos são os formaldeídos e as acroleínas.

22 Monóxido de Carbono O CO é um poluente altamente tóxico, pois afeta a capacidade do sangue de transportar oxigênio, este composto reage com a hemoglobina que apresenta afinidade 210 vezes maior pelo CO do que pelo O 2

23 Óxidos de Nitrogênio Os óxidos de nitrogênio aumentam a susceptibilidade à infecções bacterianas nos pulmões. COV Provocam irritações nos olhos e na pele, tosse etc. Alguns COV como benzeno e butedieno são cancerígenos e provocam leucemia, são considerados também compostos cancerígenos genotóxicos pois podem afetar diretamente o DNA.

24 Inversão Térmica

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26 Tipos de poluentes atmosféricos Aerossóis: Suspensão de partículas atmosféricas Fog: Termo denominado para altos níveis de vapor de água Neblina: Denota a diminuição da visibilidade devido a presença de partículas Fumaça: Partículas formadas pela combustão incompleta de combustíveis Névoa: Partículas líquidas

27 Efeito Estufa É chamado de efeito estufa o acréscimo constante de temperatura da terra devido à absorção de radiação infravermelha terrestre por alguns gases, tais como o CO 2, os clorofluorcarbonos (CFCs), o metano (CH 4 ), etc. Estes gases são conhecidos como gases estufa.

28 As principais medidas que podem ser tomadas para redução das emissões de CO 2 são: - Eficiência e conservação da energia, - substituição de combustíveis, - utilização de fontes renováveis de energia - e captura e deposição de CO 2

29 Aumento da temperatura durante as eras glaciais

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31 Taxa de crescimento da emissão dos gases

32 Emissão de CO 2

33 Camada de Ozônio O ozônio, como elemento químico presente na atmosfera, apresenta um paradoxo interessante: a sua presença é muito importante na estratosfera, executando a função de absorção de radiação ultravioleta. Concentra-se na estratosfera 90% de todo o ozônio atmosférico, na troposfera o ozônio é considerado um poluente. Aparece nesta região da atmosfera como um produto principal das reações fotoquímicas entre os óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos. Provoca irritação nos olhos, deterioração das funções pulmonares, danos à árvores e culturas agrícolas.

34 Sua alta reatividade o transforma em elemento tóxico capaz de atacar proteínas (destruindo microorganismos) e prejudicar o crescimento dos vegetais. É um gás à temperatura ambiente, de coloração azul-pálida, devido à intensa absorção de luz vermelha

35 É produzido naturalmente na estrastosfera pela ação fotoquímica dos raios ultravioleta sobre as moléculas de oxigênio. Esses raios são suficientemente intensos para separar os dois átomos que compõe a molécula de O 2, produzindo assim o oxigênio atômico. Ex.: O 2(g) + h O + O Onde h representa a energia correspondente à luz ultravioleta necessária para a ocorrência da dissociação.

36 A produção de ozônio é realizada numa etapa imediatamente posterior, resultando da associação de um átomo de oxigênio e uma molécula de O 2 na presença de um catalisador (elemento necessário para manter o balanço de energia mas que não é consumido na reação). Ex.: M O + O 2(g) O 3(g)

37 Devido à alta reatividade, a concentração de ozônio é resultado de um equilíbrio entre a sua produção e destruição, gerando camadas de alta e baixa concentração que atingem níveis máximos numa faixa de Km de altura, chamada Camada de Ozônio. Está situada na estrastosfera, entre 15 e 50 Km, formando um escudo protetor natural da Terra, contra as radiações UV provenientes do Sol.

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39 Conseqüências da destruição do ozônio estratosférico -Conseqüências Climáticas: Na estratosfera observa-se o acréscimo da temperatura com a altura por causa da absorção da radiação ultravioleta pela camada de ozônio. Com menos ozônio a temperatura deve diminuir, o que poderia afetar a distribuição e intensidade dos ventos -Conseqüências biológicas: Aumento da incidência do câncer de pele, de cataratas e supressão parcial do sistema imunológico dos seres humanos.

40 Chuva ácida Chuva ácida, chamada hoje deposição ácida, é a entrada na superfície terrestre de ácidos provenientes da atmosfera

41 Os precursores químicos que conduzem às condições ácidas são concentrações atmosféricas de dióxido de enxofre (SO 2 ) e dos óxidos de nitrogênio (NOx). Quando estes dois compostos reagem com a água, oxigênio, dióxido de carbono, e a luz solar na atmosfera, o resultado são ácidos sulfúricos (H 2 SO 4 ) e nítrico (HNO 3 ),

42 pH chuva ácida

43 emissão deposição efeitos

44 Efeitos sobre a fauna e a vegetação -diminuição da população de peixes. O valor crítico do pH é 5,5. A diminuição do pH aumenta a solubilidade do alumínio metálico, que é altamente tóxico para muitas formas de vida aquática a concentrações de 0,1-1 mg/l -redução de certos grupos de zooplâncton, algas e plantas aquáticas, o que interrompe a cadeia alimentar nos lagos -os moluscos não podem sobreviver em águas ácidas por causa da dissolução do carbonato de cálcio. Isto interfere na absorção de cálcio por estes organismos para a proteção esqulética exterior -alta mortalidade em anfíbios e falhas no nascimento dos ovos

45 Já nas florestas e na agricultura, a chuva ácida pode causar a corrosão da camada de cêra das folhas que protegem contra fungos e do próprio tecido das folhas, além de arrastar da zona das raízes das árvores os cátions de cálcio, magnésio e potássio, essenciais para o crescimento das plantas, podendo também reagir com estes elementos e permitir um aumento do alumínio tóxico para as plantas. Pode causar a morte de organismos transformadores dos processos de disponibilidade e obtenção dos nutrientes pelas plantas

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