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Poluição, Aerossóis e Radiação UV ICB, UFMG Ecologia Energética Nome: Silvia H. F. de Oliveira.

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1 Poluição, Aerossóis e Radiação UV ICB, UFMG Ecologia Energética Nome: Silvia H. F. de Oliveira

2 Poluição Lei de 31/08/81, (Lei da Política Nacional do Meio Ambiente): Degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; afetem desfavoravelmente a biota; afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos".

3 Poluição atmosférica Emissão de gases tóxicos e de material particulado na atmosfera. Aglomerações urbanas e industriais do mundo. Influência na qualidade local do ar e efeitos a grandes distâncias e a longo prazo. Principais fontes: indústrias químicas, siderúrgicas, de eletrólise do alumínio, as fábricas de cimento, de papel, as refinarias de petróleo, os incineradores de lixo doméstico e industrial. Sólido, líquido e gasoso. Origem natural ou antropogênica.

4 Principais poluentes atmosféricos e fontes poluentesfontesprocessosefeito Óxidos de Enxofre (SO x ) AntropogênicasCombustão (refinarias, centrais térmicas, veículos) e processos industriais. Afeta o sistema respiratório Chuvas ácidas Danos em materiais NaturaisVulcanismo e processos biológicos Óxido de Nitrogênio (Nox) AntropogênicasCombustão (veículos e indústria)Afeta o sistema respiratório Chuvas ácidas NaturaisEmissões da vegetação Compostos Orgânicos Voláteis (COV) AntropogênicasRefinarias Petroquímicas Veículos Evaporação de combustíveis e solventes Poluição fotoquímica Incluem compostos tóxicos e carcinogênicos NaturaisEmissões da vegetação

5 Monóxido de Carbono (CO) AntropogênicasCombustão (veículos)Reduz a capacidade de transporte de oxigênio no sangue NaturaisEmissões da vegetação Dióxido de Carbono (CO 2 ) AntropogênicasCombustãoEfeito estufa NaturaisFogos florestais Chumbo (Pb) AntropogênicasGasolina com chumbo Incineração de resíduos Tóxico acumulativo Anemia e destruição de tecido cerebral PartículasAntropogênicasCombustão Processos industriais Condensação de outros poluentes Extração de minerais Alergias respiratórias Vetor de outros poluentes (metais pesados, compostos orgânicos carcinogênicos). NaturaisErosão eólica Vulcanismo CFCsAntropogênicasAerossóis Sistemas de refrigeração Espumas, sistemas de combate a incêndios. Destruição da camada de ozônio Contribuição para o efeito estufa

6 Aerossóis Suspensões relativamente estáveis de partículas sólidas ou gotículas dispersas num gás com dimensões inferiores a 100 µm, mas tamanhos superiores aos das moléculas Chamados: aerocolóides, matéria particulada ou simplesmente partículas. Incluem: poeiras, fumos, cinzas, nevoeiros, sal, fuligem, metais, compostos óxidos e também contêm compostos semivoláteis - nitratos e muitos outros compostos orgânicos. Vetores da poluição e da radioatividade atmosféricas

7 Formação de nuvens e de precipitação Balanço radiativo da atmosfera Visibilidade Permutas entre o oceano e a troposfera Eventuais modificações na camada de ozônio. (Alves, C. 2005). Tamanho da partícula, concentração e composição química.

8 O efeito direto dos aerossóis no clima consiste nos mecanismos que afetam diretamente o fluxo de radiação solar na superfície, podendo levar tanto ao aquecimento quanto ao resfriamento, dependendo das propriedades intrínsecas das partículas de aerossóis e da refletividade da superfície. (Artaxo, 2006) Espessura óptica Albedo Parâmetro de assimetria Função de base Variam com a umidade do ar

9 Aerossóis primários Aerossóis carbonosos: carbono inorgânicos (CI), carbono orgânico (CO) e carbono negro (CN) CN e CO: produtos primários de origem antropogénica. CI: compostos primários de origem natural, pequena percentagem formada por reações atmosféricas. CN: todo o carbono que apresenta cor negra. cadeias de átomos de carbono de estrutura microcristalina responsáveis pelas características de absorção luminosa do CN. Capacidade de absorção de poluentes gasosos. Fontes: queima de biomassa e de combustíveis fósseis e pela oxidação atmosférica de compostos orgânicos voláteis (COV).

10 Poeiras do solo Principais fontes: África, na Península Arábica e nos desertos asiáticos de Gobi, Taklamakan, deserto australiano. Revolvimento dos solos nas atividades agrícolas - 50% das emissões globais, Poeiras do Saara: penetração no Atlântico até longas distâncias.

11 Emissões vulcânicas aerossóis com dimensões bastante reduzidas (1 µm), longos períodos na atmosfera. compostos sulfurosos. núcleos de condensação de partículas de gelo na alta troposfera, interferindo desta outra forma no balanço radiativo terrestre. Partículas de sal marinho rebentamento de bolhas de ar nas cristas espumosas das ondas. tamanhos variáveis dispersão da luz e aumento dos núcleos de condensação de nuvens (NCN)

12 Partículas de atividades tecnológicas e industriais Transportes, combustão de carvão, processamento de cimentos, metalurgia e incineração de resíduos. Impacto ambiental mais notável - objeto de regulamentações cada vez mais restritivas. Partículas biogénicas componentes vegetais (ceras cuticulares, fragmentos foliares, etc.), matéria húmica e partículas microbianas (bactérias, fungos, vírus, algas e esporos). Poucas informações de representatividade – 10-30% da distribuição numérica das partículas. absorção da luz, particularmente na região UV-B, é potenciada com a presença de substâncias húmicas nos aerossóis. atuam como núcleos de condensação de nuvens ou de gelo. Alergias a pólens e patogenicidade de alguns microrganismos

13 Aerossóis secundários Aerossóis de sulfato oxidação a SO2 e posteriormente a ácido sulfúrico de H2S emitido pelos processos biológicos, por vulcões ou pela atividade antrópogenica. Aerossóis de nitrato oxidação e neutralização de compostos de NOx e NH3 naturais ou antropogenicos.

14 Aerossóis orgânicos processos de condensação de compostos voláteis emitidos pelos exudatos das plantas, transportes e indústrias. compostos terpénicos emitidos pelas plantas quimicamente semelhantes às olefinas libertadas pelos escapes dos automóveis mesmo tipo de reação fotoquímica formação de (O) a partir de (NO2) e UV. O (O) pode reagir com (O2) e formar (O3). O3 e (O) podem reagir com as olefinas (C = C) e produzir vários produtos orgânicos. mecanismos de nucleação e da condensação dos compostos sobre partículas pré-existentes. grande influência sobre a qualidade do ar. redução da visibilidade e interferência na dispersão da luz. fração inalável (dp < 2,5 µm) pode contribuir para o agravamento das doenças pulmonares

15 Efeito resfriador dos aerossois Andreae et al. (2005) papel importante nas estimativas atuais das mudanças climáticas globais. reflexão e espalhamento da radiação solar de volta para o espaço, resfriando-a. Partículas de fuligem: absorvedores de radiação e, além de resfriar a superfície, aquecem a troposfera.

16 Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC), 1990 – papel secundário dos aerossois relação entre concentrações de gases de efeito estufa e de aerossóis Política de redução de emissões curto tempo de vida atenuação da radiação solar que chega até a superfície - entre 0 e 4,5 watts por metro quadrado.

17 Emissões de CO2 e SO2 de 1850 até 2000, e estimativas para até 2100 Estimativa do aumento da temperatura com e sem o efeito dos aerossois

18 microfísica de nuvens - gotas de nuvem menores e em maior número: Uma maior quantidade de gotas reflete mais radiação solar de volta para o espaço e, com isso, resfria a atmosfera; Gotas muito pequenas - manutenção da nebulosidade e aumento da reflexão da radiação

19 Aerossóis na Amazônia Artaxo et al (2006) alterações no uso do solo amazônico - emissões significativas Queimadas: áreas de pastagem e floresta nativa. fonte natural de gases traço, aerossóis, COV e vapor de água. Atenuação de até 70% a radiação incidente, e até 50% da radiação fotossinteticamente ativa radiação difusa Com muita fumaça, o processo fotossintético para. NCN atenuação de radiação que chega a superfície

20 (Fonte: sensor Modis do satélite Terra/Nasa)

21 Radiação ultravioleta: J. W. Ritter. (Silva, 2001) reações químicas início do século 20: ação biológica do UV sobre os seres humanos 400 nm a 1 nm UV-A: nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa UV-B: nm, também chamada de onda média UV-C: nm, também chamada de UV curta ou "germicida", contribui para a formação da ionosfera e da camada de ozônio UV distante: de nm UV extremo: de 1-31 nm

22 Parte do UV-B (λ > 300 nm) e o UV-A chegam à superfície terrestre. inibição do crescimento de plantas, desenvolvimento de catarata em animais e humanos, eritema e câncer de pele, além de degeneração de materiais orgânicos e inorgânicos são alguns deles. Benefício: vitamina D. UV-B e o UV-A O3, SO2, NO2: mais absorvem a radiação UV-B Aerossóis: efeito atenuador.

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24 Aerossóis e ultravioleta Corrêa et al.(2006) observações do conteúdo de ozônio e de propriedades ópticas variações teóricas do Índice Ultravioleta (IUV) (escala para os níveis de radiação UV medidos em superfície, ao meio-dia solar, relacionados aos efeitos sobre a pele humana) Região Metropolitana de São Paulo. dados observacionais de satélite (TOMS), para avaliação do ozônio e de instrumentação de superfície (AERONET -(Aerosol Robotic Network), para os aerossóis.

25 tipo continental limpo ou de ambiente não poluído médio ou de ambiente pouco poluído ambiente poluído. atenuadores da radiação UV. De acordo com valores de AOD (medidas de profundidade óptica), os aerossóis do tipo ambiente poluído são mais eficazes em atenuar a R-UV. características absorvedoras da fuligem mais intensa nos meses que dispõem de maior quantidade de radiação solar Em um outro estudo de Corrêa (2006) para a localidade de Ilhéus/BA, foram observadas atenuações de cerca de 10% da radiação UV devido à presença de aerossóis do tipo marítimo tropical nos horários próximos ao meio-dia. (Corrêa, 2007).

26 Referências: ALVES, C. Aerossóis atmosféricos: perspectiva histórica, fontes, processos químicos de formação e composição orgânica Quim. Nova, Vol. 28, No. 5, , 2005 ANDREAE, M.O., JONES, C.D. & COX, P.M. Strong present-day aerosol cooling implies a hot future. Vol doi: /nature 03671, Junho 2005 ARTAXO, P., OLIVEIRA, P. H., LARA, L.L., PAULIQUEVIS, T.M., et al. Efeitos climático de partículas de aerossóis biogênicos e emitidos em queimadas na Amazônia Revista Brasileira de Meteorologia, v.21, n.3, 2006 CORRÊA, M.P., PLANA-FATTORI, A. Uma análise das variações do índice ultravioleta em relação às observações de conteúdo de ozônio e da espessura óptica dos aerossóis sobre a cidade de São Paulo. Revista Brasileira de Meteorologia, v.21, n.1, 24-32, 2006

27 CORRÊA, M.P., MOTTA, B.G., CORREIA, A. Uso do sensor MODIS para validação de cálculos de radiação ultravioleta sob presença de aerossóis em condições de céu claro. Anais XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Florianópolis, Brasil, abril 2007, INPE, p DAMILANO, D.C.R Estudo da influência da poluição atmosférica e das condições meteorológicas na saúde em São José dos Campos. Relatório final de projeto de iniciação científica (PIBIC/CNPq/INPE) SILVA, A. A. A espessura óptica de aerossóis na banda do UV-B / A. São José dos Campos: INPE, p. – (INPE-8754-TDI/797).


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