POLUENTES ATMOSFÉRICOS

Apresentação em tema: "POLUENTES ATMOSFÉRICOS"— Transcrição da apresentação:

1 POLUENTES ATMOSFÉRICOS

2 Poluentes do ar O ar = nitrogênio (78,08%), oxigênio (20,95%), argônio (0,93%), dióxido de carbono (0,035%), vapor de água (variável). O ar nunca é encontrado "puro" na natureza; gases como SO2, H2S e CO são continuamente liberados, como consequência de fenômenos naturais e antropogênicos.

3 Classificação dos poluentes do ar
Primários são aqueles emitidos diretamente na atmosfera por uma fonte identificável. Exemplos: monóxido de carbono (CO); óxidos de enxofre (SO); hidrocarbonetos (HC); material particulado (MP) e óxidos de nitrogênio (NO). Secundários são aqueles produzidos no ar, pela interação de um ou mais poluentes primários, com os constituintes normais da atmosfera. Exemplos: ozônio, ácido sulfúrico, nitratos de peroxiacila (PAN) etc. Classificação das fontes emissoras -estacionárias (fixas), como as indústrias. Os poluentes SO2 e MP são lançados em maior porcentagem por essas fontes. -móveis, como os veículos automotores. Os poluentes CO, HC e NO2 são lançados em maior porcentagem por essas fontes.

4 Principais efeitos tóxicos causados pelos poluentes do ar
Fatores: condições de exposição variáveis e as respostas individuais. Agudos: lacrimejamento, dificuldade de respiração e diminuição da capacidade física. Crônicos: alteração da acuidade visual, alteração da ventilação pulmonar, asma, bronquite, doenças cardiovasculares, enfisema pulmonar e câncer pulmonar. -grupos mais susceptíveis = idosos, crianças e os portadores de deficiência respiratória ou cardíaca. Avaliação da poluição do ar Controle da qualidade do ar = monitorização ambiental. Padrão de qualidade do ar define legalmente um limite máximo para a concentração de um componente atmosférico, que garanta a proteção da saúde e do bem-estar das pessoas.

5 Fatores que dificultam o estabelecimento desses padrões de qualidade, são:
-diferentes suscetibilidades individuais; -população exposta heterogênea; -experimentos em animais de laboratório difíceis de reproduzirem as condições ambientais; -a avaliação da toxicidade ser considerada após exposição a uma única substância química e não a múltiplos agentes químicos. Indicadores da qualidade do ar: dióxido de enxofre (SO2) material particulado em suspensão (MPS) monóxido de carbono (CO) hidrocarbonetos (HC) - óxidos de nitrogênio (NO e NO2) ozônio (O)

6 Objetivos da monitorização ambiental:
- avaliar a qualidade do ar em relação aos limites legais; - fornecer subsídios para a proposta de ações adequadas, inclusive ações de emergência no caso de ultrapassagem dos limites; - acompanhar as alterações e as tendências da qualidade do ar no decorrer do tempo.

7 Principais poluentes da atmosfera
Compostos de enxofre As fontes naturais e antropogênicas apresentam emissão de SOx equivalentes. fontes naturais: vulcões e a destruição da matéria orgânica. fontes antropogênicas: combustão de carvão e derivados de petróleo nas usinas elétricas (carboelétricas e termoelétricas), siderúrgicas, metalúrgicas etc. SO2: gás de odor desagradável e irritante, poluente primário que se forma na queima de combustíveis que contenham enxofre, como carvão e óleo combustível. O SO2 pode reagir com O3 (baixas altitudes) ou com o O2 na presença de catalisadores, produzindo ácido sulfúrico e sulfato, segundo as reações:

8 Efeitos no homem: SO2 é um gás hidrossolúvel causam rinite, laringite e faringite, broncoconstrição, aumento da secreção e muco, bronquite crônica. Efeitos no ambiente: abaixamento do pH de corpos hídricos e do solo, corrosão de edificações, veículos e monumentos, devido ao fato do H2SO4 formado na atmosfera ser um dos componentes da chuva ácida. Controle da poluição A prevenção é feita pelo controle das fontes de exposição: - substituir o carvão por outra fonte de energia - retirar o enxofre dos combustíveis - tratar o efluente gasoso com CaCO3 ou Ca(OH)2 - utilizar chaminés altas. Monitorização ambiental: 9 ppm, para um período de 8 h de exposição e de 35 ppm, para o período de 1 hora. Níveis de 5 ppm são comuns em áreas de muito tráfego, podendo atingir 100 ppm em centros urbanos com tráfego pesado.

9 Compostos de nitrogênio (NOx)
O óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio ou óxido nitroso (NO2) são os principais representantes desta classe, sendo liberados no ambiente por: -fontes naturais: certas bactérias emitem grande quantidade de óxido nítrico na atmosfera -fonte antropogênica: combustão de material nitrogenado das fontes móveis e usinas geradoras de eletricidade. As reações de formação são: N O NO (ÓXIDO NÍTRICO OU MONÓXIDO DE NITROGÊNIO) 2 NO + O NO2 (DIÓXIDO DE NITROGÊNIO)

10 Nos gases efluentes de veículos predomina o NO, que é incolor, já o NO2 é marrom alaranjado.
A maior proporção do NO é transformada em ácido nítrico e nitratos (como pode ser visto nas reações abaixo). Efeitos no homem -NO: não causa nenhum efeito significativo sobre o homem, nas concentrações atingidas na atmosfera. -NO2 é um gás irritante, lipossolúvel, atingindo por isso as vias aéreas inferiores. Os efeitos principais são o enfisema pulmonar, a longo prazo, e edema pulmonar no caso de intoxicação aguda, pois causa peroxidação lipídica. O3, N2O5, H2O O3 NO NO HNO3 O2, H2O, CATALISADORES

11 Efeitos no ambiente: abaixamento do pH de corpos hídricos e do solo, corrosão de edificações, veículos e monumentos, devido ao fato do HNO3 formado na atmosfera ser um dos componentes da chuva ácida. Controle da poluição Veículos automotores -reatores catalíticos (catalisadores) -regulagem do motor Na monitorização ambiental, os padrões de qualidade para o NO, no ar são: 320 g/m3 para 1 hora de exposição e 100 g/m3 que é a média aritmética anual. Monóxido de carbono (CO) O monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro e incolor, forma-se na combustão incompleta da matéria orgânica. Algumas reações de formação são: -combustão incompleta -reação entre CO2 e material carbonado

12 Principais fontes emissoras:
fontes naturais: atividade vulcânica, descargas elétricas durante tempestades, emissão de gás natural. fontes antropogênicas: veículos automotores, principalmente dos movidos a gasolina; siderúrgicas (fornos, fornalhas e motores desregulados) -A maior taxa de remoção de CO, cerca de 500 milhões de toneladas/ano, é feita por microrganismos do solo. Esta é a capacidade potencial, que é maior que a emissão anual de CO. Nos centros urbanos, onde as ruas são asfaltadas, esta via de remoção é diminuída, justamente onde a maior concentração é encontrada. -Algumas plantas fanerógamas podem fixar o CO e algumas algas oxidam o CO a CO2.

13 Efeitos no homem O efeito principal á a anoxia tecidual. Esse efeito é fruto da reação entre o CO e a hemoglobina, com a formação de carboxiemoglobina, que não transporta o O2 para as células. A concentração normal de carboxiemoglobina (COHb) no sangue de indivíduos não fumantes é de 0,5%. Relação entre o teor de CO no ar, de COHb no sangue e sinais e sintomas de intoxicação. CO (ppm) % de COHb Sinais e sintomas 60 10 % Dificuldade visual, cefaléia 130 20 % Dores abdominais, cefaléia, desmaios. 200 30 % Desmaio, paralisia, distúrbios respiratórios, colapso circulatório. 600 50 % Bloqueio das funções respiratórias, paralisia, coma.

14 Controle da poluição Para o controle das fontes móveis é recomendado: -regulagem do carburador para que a combustão seja completa -reatores nas saídas dos gases do escapamento (catalisadores) -troca de combustível (Ex.: gás natural, álcool) Para o controle das fontes estacionárias são utilizados: -reatores catalíticos (catalizadores). O nível de COHb no sangue depende da concentração de CO no ar. Monitorização ambiental: 9 ppm, para um período de 8 h de exposição e de 35 ppm, para o período de 1 hora. Níveis de 5 ppm são comuns em áreas de muito tráfego, podendo atingir 100 ppm em centros urbanos com tráfego pesado. O limite biológico de exposição (LBE) proposto pela Environmental Protection Agency (EPA) é de 2% de COHb; a Organização Mundial de Saúde (OMS) recomenda o limite de 2,5 a 3% de COHb para a população exposta não fumante. O valor de referência para a população não fumante é de 0,5%.

15 Hidrocarbonetos (HC) Os hidrocarbonetos (HC) são contaminantes primários que interfere no ciclo fotolítico do NO2. Fontes de emissão: -naturais: vegetação e a fermentação bacteriana -antropogênicas: evaporação de combustíveis e solventes; os HC que não se queimam totalmente durante a combustão da gasolina, petróleo, carvão e madeira, também, vão para a atmosfera. A interferância no ciclo fotolítico do NO2 se dá principalmente pelos HC insaturados, como pode ser visto no esquema a seguir, levando a formação de contaminantes secundários, altamente oxidantes como: ozônio, aldeídos e nitrato de peroxíacila (PAN). Estas substâncias constituem o "Smog" fotoquímico ou "Smog" oxidante, que será estudado mais adiante.

16 Consequências da interferência dos HC no ciclo fotolítico do NO2:
a) acúmulo de O3 na troposfera b) formação de aldeídos (RCOH), principalmente formaldeído (CH3OH) c) formação de PAN, peroxiacilnitratos ou nitratode peroxiacila, que apresentam como forma RCO3NO2 Parte do O3 reage com SO2 e NO, dando origem aos ácidos sulfúrico e nítrico, que são constituintes da chuva ácida.

17 Efeitos no homem -hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAN), por exemplo, o benzo(a)pireno, que são carcinógenos para o homem. -aldeídos e os PAN são hidrossolúveis, sendo irritantes de vias aéreas superiores. -O3 é lipossolúvel é irritante de vias aéreas inferiores, podendo causar edema pulmonar e enfisema através de lipoperoxidação. Controle da poluição -regulagem do motor -utilização de reatores catalisadores -troca de combustível (álcool) -dispositivos especiais que impeçam a evaporação pelo tanque de combustível. Na monitorização ambiental é utilizado como parâmetro a medida do ozônio no ar, cujo padrão de qualidade é 160 g/m3 para 1 hora de amostragem.

18 Material particulado (MP)
O material particulado (MP) é definido como uma série de substâncias químicas lançadas na atmosfera na forma de partículas sólidas ou líquidas. Fontes emissoras -antropogênicas: mineração, pedreiras, siderúrgicas, indústria de cimento etc, são as maiores fontes emissoras de MP (fontes estacionárias). Apenas 30% do MP lançado no meio ambiente vem das fontes móveis. -naturais: vulcões, tornados e furacões. O material particulado é classificado em: - Poeiras: dispersóides sólidos gerados por desagregação mecânica. Portanto, poeira tem a constituição química do material que lhe dá origem. O diâmetro é variável, desde 0,01 a 100 m. Ex.: talco, asbesto (amianto), óxido de ferro, algodão, linho, cânhamo etc.

19 - Fumos: aerodispersóides sólidos gerados em processos de combustão, sublimação, fundição etc. Portanto, as partículas sólidas resultantes são diferentes do material que lhes dá origem. Diâmetro muito pequeno, menor que 0,1 m. Ex.: os fumos de metais. - Fumaça: aerodispersóides formados pela combustão de matéria orgânica. diâmetro é menor que 0,5 m,podendo atingir alvéolos pulmonares. - Névoas: partículas líquidas, obtidas por processos mecânicos quaisquer. O diâmetro é muito variável, dependendo do sistema. Ex.: "Spray". - Neblina: partículas líquidas obtidas por condensação de vapores. Ex.: neblinas de ácido sulfúrico provenientes do aquecimento de cubas eletrolíticas contendo o ácido. Efeitos no homem De uma maneira geral o MP contribui para o aumento da incidência de doenças respiratórias, como a bronquite e a asma.

20 Efeitos no ambiente Partículas com diâmetro maior que 30 m, sedimentam-se facilmente, embora possam causar problemas de contaminação da água e do solo. Quando a quantidade de MP é muito grande como por exemplo em erupções vulcânicas, ocorre uma diminuição da luz solar para a superfície da terra, causando resfriamento da mesma, podendo afetar a vida na terra. Controle da poluição -separadores mecânicos por gravidade ou centrifugação (Ex.: câmaras de poeira) -precipitadores eletrostáticos -lavadores na saída das chaminés -filtros de tela ou carvão. Monitorização ambiental para partículas totais em suspensão são de 240 g/m3 para 24 horas e 80 g/m3 como média geométrica anual; para partículas inaláveis de 150 g/m3, para 24 horas e 50 g/m3 como média aritmética anual.

21 Fenômenos atmosféricos e a poluição do ar
Chuva ácida -Aumento da poluição = aumenta acidez da chuva, neblina ou neve. -Valores de pH dessa precipitação ácida estão entre 4 e 5 podendo chegar a pH 2. -Principais ácidos são sulfúrico e nítrico -Essa deposição ácida diminui o pH de lagos, rios e solo e tem um efeito acentuado em animais e plantas. Em pH 5,9 a população de animais aquáticos decresce e alguns desaparecem. Em pH 5,4 os peixes não se reproduzem. -A chuva ácida provoca também destruição de florestas e corrosão de monumentos. -Efeitos nocivos diretos sobre o homem estão associados a irritação do trato respiratório e membranas das mucosas.

22 Inversão térmica O ar na atmosfera é normalmente mais quente nas camadas mais próximas da superfície terrestre, e esfria à medida que a altitude aumenta. Em função dessa diferença de temperatura temos o movimento ascendente do ar quente, que é menos denso, e descendente do ar frio, que é mais denso. Esse movimento chamado de corrente de convecção auxilia na dispersão dos poluentes em nível de troposfera. Em algumas situações, como no inverno, a terra estando mais fria, resfria o ar próximo ao solo, ficando a camada de ar quente acima, impedindo o movimento de convecção, formando uma camada de inversão térmica.

23 CAMADA DE AR II (QUENTE)
Na camada de inversão, o ar frio está embaixo do ar quente, e ela funciona como uma camada estagnada que impede a dispersão dos poluentes, se eles estiverem presentes. A camada de inversão térmica formada próxima ao solo, no inverno, é denominada de inversão por radiação. irradiação de calor SOLO CAMADA DE AR I (QUENTE) CAMADA DE AR II (FRIA) CAMADA DE AR I (FRIA) CAMADA DE AR II (QUENTE) CORRENTE DE CONVECÇÃO (VERÃO) INVERSÃO TÉRMICA (INVERNO)

24 Smog “Smog“ é um fenômeno onde ocorre um acúmulo de poluentes no ar, causado por inversão térmica, por condições topográficas, ou por persistência de sistemas atmosféricos de alta pressão. Os poluentes do ar, na forma de partículas líquidas ou sólidas, servem como núcleo para a formação de neblina, principalmente durante o inverno, causando o "smog". O “smog” é dividido em duas categorias de acordo com suas características: -"smog" oxidante, também denominado "smog" tipo Los Angeles ou fotoquímico, é rico em óxidos de nitrogênio, aldeídos, ozônio e PAN, resultantes da ação da luz sobre o NO2. Cidades com tráfego pesado e clima seco e ensolarado são mais susceptíveis de apresentarem o "Smog" fotoquímico.

25 Tipo de inversão térmica Óxidos de S, material particulado
-"smog" redutor, também denominado "smog" tipo Londres, é rico em óxidos de enxofre e fuligem, provenientes principalmente da queima de carvão. Características “Smog” redutor (Londres) “Smog” fotoquímico (Los Angeles) Intensidade máxima Pela manhã Ao meio-dia Temperatura Fria (aprox. 5 C) Quente (aprox. 25 C) Umidade relativa Alta (com neblina) Baixa (seca e quente) Tipo de inversão térmica Radiação (próximo ao solo) Subsidência (altura média) Componentes Óxidos de S, material particulado O3, PAN, aldeídos, NOx Tipo de atmosfera Redutora Oxidante

26 Efeito estufa Um aumento da liberação de CO2 e seu acúmulo na atmosfera levam a um aumento da temperatura na superfície terrestre. Vários estudiosos alegam que com o aumento da emissão de CO2, proveniente de queimadas e incêndios florestais, e a utilização de combustíveis no ritmo atual, haveria um incremento da temperatura de 1°C, até o ano 2000 e de 2°C para o ano 2040. Da quantidade total de CO2 emitido, cerca de 50% permanece na atmosfera, parte é usada no processo de fotossíntese e parte é absorvida pelo oceano, formando carbonato de cálcio. A elevação da temperatura alteraria a formação das chuva, mudando regiões de agricultura, destruindo algumas espécies animais e vegetais. A desertificação de algumas áreas, com diminuição da produção de alimentos, também pode ocorrer devido a essa elevação. Outro perigo seria o derretimento das calotas polares, com aumento do nível de água do mar e inundação de cidades litorâneas.

27 Redução da camada de ozônio
A ação da radiação ultravioleta do sol sobre o oxigênio, leva à formação do ozônio (O3) existente na estratosfera: O hv  O O O O M  O M (M = qualquer molécula ou superfície que se conhece como terceiro corpo) O3  O O  U.V. O O3  2 O2 Os compostos como clorofluorcarbonos (CFC) podem causar diminuição do O3 da estratosfera.

28 Os CFC são altamente estáveis, pouco reativos, não inflamáveis e não tóxicos, que, ao serem liberados na troposfera, atingem a estratosfera muito lentamente. Os freon CFCl3 e o CF2Cl2 permanecem na atmosfera por 75 e 11 anos, respectivamente. Esses compostos sofrem a ação da radiação ultravioleta, liberam cloro altamente reativo, que reage com o O3 presente na estratosfera, segundo as reações: CF2Cl2  CF2Cl Cl Cl O3  ClO O2 [O] ClO  Cl O2