A Química e a Poluição do Ar na Troposfera Conceito A Vítor Diniz

Introdução Poluição ambiental = Subproduto indesejado da atividade humana; Insignificante até a urbanização; Séc. XIII = primeiros esforços para proibir a queima de carvão em Londres: Sem sucesso;

Episódios de poluição maciça 1930: 65 mortos em Meuse Valley, Bélgica; 1948: 20 mortos em Donora, Pensilvânia; 1952: 4.000 em Londres.

Causas Inversão da temperatura atmosférica, que se estendeu por 3-4 dias, durante os quais, a concentração de poluentes superou os níveis habituais nessas áreas, que já apresentavam poluição maciça; Como o carvão era o principal combustível, essa poluição foi do tipo redutor; Doentes cardíacos ou respiratórios, idosos e crianças foram as principais vítimas.

Tipos e fontes de poluentes do ar Gráfico 1 Fonte: Goodman & Gilman, As Bases Farmacológicas da Terapêutica. 10 Ed. 2004

Tipo redutor Dióxido de enxofre, fumaça liberada pela combustão parcial do carvão (CO); Nome dado devido à natureza química dessas substâncias; Tipo mais nocivo aos seres humanos e demais animais.

Tipo oxidante ou fotoquímico Hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e oxidantes fotoquímicos; A luz solar intensa provoca reações nesses compostos, que ficam retidos nos períodos de inversão térmica; As partículas produzidas em certas condições, principalmente por combustão, podem adsorver vapores ou gases gerando um sinergismo nos seus efeitos.

Principais fontes Transporte (principalmente automóveis); Indústria; Cinco fontes principais são responsáveis por 90% das toneladas de poluentes emitidas anualmente, em ordem de importância relativa: Transporte (principalmente automóveis); Indústria; Geração de energia elétrica; Aquecimento de ambientes; Descarte de dejetos.

Toxicologia dos Poluentes do Ar Dióxido de enxofre (SO2): Produzido pela queima de combustíveis fósseis; Pouca toxidez direta; Agente irritante (por ser um óxido ácido), atingindo principalmente os asmáticos; Agente formador da chuva ácida.

Ozônio (O3): É o oxidante encontrado em concentrações mais altas na atmosfera poluída; Reativo com os COVs, principalmente as olefinas; Irritante pulmonar (pode provocar a morte por edema); Em camundongos, já é capaz de provocar edema a concentrações > 2 ppm.

Dióxido de nitrogênio (NO2): Potente irritante pulmonar (óxido ácido); Também é capaz de causar edema; Ameaça a agricultores durante a ensilagem; A LC50 para uma exposição por 4h é 90 ppm; As alterações pulmonares já surgem em indivíduos expostos a concentrações de 2 -3 ppm. Asmáticos podem ser mais sensíveis.

Ciclo de relação do O3 e NO2 na atmosfera poluída: NO2 NO + O. O Ciclo de relação do O3 e NO2 na atmosfera poluída: NO2 NO + O. O. + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 U.V.

Aldeídos: Formados através de: Oxidação de hidrocarbonetos pela luz solar; Combustão parcial (principalmente motores à álcool); Ozonólise de olefinas em COVs; Meias-vidas curtas devido á reatividade; Irritante para olhos, pulmões e mucosas.

Monóxido de carbono (CO): Gás incolor, inodoro e não-irritante; Formado pela combustão parcial de matéria orgânica; Altamente tóxico devido à sua afinidade pela hemoglobina ser 220 vezes superior à do O2. Dessa forma, uma vez ligado à hemoglobina, forma-se a carboxiemoglobina (COHb) e a mesma não possuirá mais a capacidade de transportar O2 pelo organismo.

Chuva ácida Refere-se à precipitação mais ácida que a chuva “natural” (não poluída), que já é ligeiramente ácida devido à presença de dióxido de carbono atmosférico dissolvido, que forma ácido carbônico: CO2 (g) + H2O(aq) H2CO3(aq) H2CO3 (aq) H+ (aq) + HCO3- (aq)

SO2 + ½ O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 2 NO2 + ½ O2 + H2O 2 HNO3 Dois ácidos predominantes na chuva ácida são: H2SO4 (ácido sulfúrico) e HNO3 (ácido nítrico). SO2 + ½ O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 2 NO2 + ½ O2 + H2O 2 HNO3

Incidência de chuva ácida - EUA Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Incidência de chuva ácida - Europa Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Árvores atacadas por chuvas ácidas Árvores atacadas por chuvas ácidas. Montanha Jizera, República Tcheca (07/2006)

Ciclo do Enxofre

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Carbono

Espécies estáveis e suas fontes adicionais durante o processo de oxidação atmosférica seqüencial Combustão de substâncias contendo C CH4 H2CO CO CO2 H2S SO2 H2SO4 S do carvão/petróleo/vulcões ( O do NO2) O3 O2 (Radicais Livres) H2O2 H2O + O2

Algoritmo de decisões ilustrando o destino de gases emitidos para o ar As moléculas do gás têm múltimplas ligações que podem adicionar OH.? As moléculas do gás tem um H que o OH. possa abstrair em uma reação exotérmica? NÃO O gás sofre decomposição fotoquímica por exposição à luz solar? NÃO O gás é hidrossolúvel ou totalmente oxidado? NÃO SIM SIM SIM SIM O gás retorna finalmente para a superfície da Terra São produzidos radicais livres

Poluentes ao longo do dia Gráfico 2 Poluentes ao longo do dia Variação da concentração de gases ao longo do dia em Los Angeles, nos anos 60, quando foi observada forte irritação nos olhos dos moradores Concentração de poluente (ppm) Horas durante o dia Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Alguns Gases Emitidos para a Atmosfera por Fontes Naturais Tabela 1 Alguns Gases Emitidos para a Atmosfera por Fontes Naturais Fonte natural importante CH4 Metano Decomposição biológica anaeróbia NH3 Amônia H2S Sulfeto de hidrogênio HCl Ácido clorídrico Vulcões CH3Cl Cloreto de metila Oceanos CH3Br Brometo de metila CH3I Iodeto de metila CO Monóxido de carbono CH4 atmosférico, incêndios SO2 Dióxido de enxofre NO. Óxido nítrico Relâmpagos Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002