09. Chuva Ácida

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Universidade Estadual do Ceará – Química Ambiental – Profa. Dra. Nadja Vasconcelos 
 
 
 
 
CHUVA ÁCIDA 
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Em condições atmosféricas normais (ausência de poluentes 
ácidos) - equilíbrio entre CO2 e HCO3
-: 
H2O + CO2  H2CO3 H2CO3  H
+ + HCO3
- 
pH das chuvas nessas condições  5,6  Chuva Ácida 
2 
H2SO4 
HNO3 
HNO3 
HNO3 
H2SO4 
H2SO4 
HNO3 
 
pH inferior a 5,6 
CHUVA ÁCIDA: 
Precipitação contendo substâncias mais ácidas que CO2 
 
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• Chuvas com pH entre 4 a 5: registradas em certas regiões 
florestais tropicais não poluídas, devido, provavelmente à 
espécies ácidas emitidas pela vegetação. 
• Chuvas com pH entre 4,3 a 5,3: observadas em Niterói e 
Rio de Janeiro. 
• Chuvas com pH 1,5: em Wheeling, oeste da Virgínia 
4 
 Precipitação ácida: deposição sob a forma 
líquida (solução) 
 
Deposição Ácida 
Deposição seca: deposição gasosa e 
compostos secos (material particulado). 
 
 
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Análise de gelo da Groenlândia datado de 1900 re-
velou a presença de SO4
= e NO3
-  indicando que: 
 • Esse tipo de poluição não é recente 
 
 
 
 
5 
• Os poluentes podem depositar-se em locais 
muito distantes da fonte de produção 
 
 
 
 
Em Manchester (1872) foi constatado que metais se 
oxidavam quando expostos ao ar devido à presença de 
H2SO4 emitido em reações com compostos de enxofre 
provenientes da queima de carvão mineral em indústrias 
e sistemas de aquecimento doméstico 
 
 
 
 
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Origem (Causas) da Acidez de Chuvas 
• Emissão direta: ácidos inorgânicos fortes e voláteis (HCl, 
HNO3 e H2SO4) 
• Formação de poluentes secundários no ar: acidez devida, 
em grande parte, à presença de CO2, SO2 e NOx 
6 
Comportamento do SO2 na Formação de Chuva Ácida 
SO2 contribui mais para a acidez de chuvas que CO2, pois: 
1) É muito mais solúvel em água: 
SO2 11,3 
CO2 0,169 
SOLUBILIDADE (g/100 mL) 
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2) Possui maior constante de equilíbrio 
Equilíbrio A 
SO2(aq) + H2O  H
+ + HSO3
- 
KaA = 1,7 x 10
-2 
Equilíbrio B 
CO2(aq) + H2O  H
+ + HCO3
- 
KaB = 4,45 x 10
-7 
KaA = 38.202 KaB  40.000 KaB
 
Equilíbrio A é favorecido em relação ao Equilíbrio B 
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Reações de SO2 e SO3 na Formação de Chuva Ácida 
1. Oxidação Catalítica de SO2 
8 
2 SO2 + 2 H2O + O2 
 Catalisador 2 H2SO4 
• Em ar puro: a oxidação a SO3 é muito lenta 
+4 +6 
A oxidação SO2  SO3 prevalece em condições de alta 
umidade, pois as gotículas de água absorvem SO2 (muito 
solúvel). 
Por ação de O2 dissolvido nas gotículas e na presença de 
catalisador, SO2 dissolvido oxida-se a H2SO4: 
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• Na presença de outros poluentes que atuam como catali-
sadores (H2O2, O3 e/ou radicais, 
 NH3, sulfatos e cloretos de 
Fe3+, Cu2+ e Mn2+): há grande aumento da velocidade de oxi-
dação de SO2. 
9 
Catalisador Massa (mg) Eficiência Relativa 
 NaCl 0,36 1,0 
 CuSO4 0,15 2,4 
 MnCl2 0,255 3,5 
 MnSO4 0,51 12,2 
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Mecanismo da Oxidação Catalítica: em alta umidade do ar 
1º) As partículas em suspensão formam núcleos de con-
densação, ou então se hidratam  
 Formação aerossol líquido 
2º) O aerossol absorve SO2 e O2: forma-se SO3 
SO2 + ½ O2  SO3 
3º) SO3 em fase líquida: forma H2SO4 
SO3 + H2O  H2SO4 
10 
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4º) À medida que a gotícula fica mais ácida a velocidade de 
oxidação diminui consideravelmente, pois a solubilidade 
do SO2 decresce 
11 
SO3 + H2O  H2SO4 
5º) Neutralização: na presença de suficiente NH3 ou NH4
+  
H2SO4 não se acumula, pois forma-se (NH4)2SO4 
H2SO4 + 2 NH4
+  (NH4)2SO4 + 2 H
+ 
Deslocamento do equilíbrio (Le Chatelier) 
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2.Oxidação Fotoquímica: se as condições não forem catalíti-
cas admite-se que a reação seja fotoquímica, sobretudo em 
ar poluído por NOx e HC. Prevalece em condições: 
 • Radiação solar intensa 
 • Baixa solubilidade 
 
12 
Nessas condições SO2 oxida-se lentamente a SO3 que 
passa rapidamente a H2SO4 na presença de vapor d’água. 
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Na troposfera os processos fotoquímicos em que SO2 
participa ocorrem por dissociação direta ou por formação 
de moléculas ativadas de SO2? 
A dissociação direta SO2  SO + O só é possível por 
absorção de radiações de  < 218 nm 
Nenhuma radiação de  < 290nm atinge a superfície terrestre. 
Portanto: 
Na troposfera os principais processos fotoquímicos se dão 
por ativação de moléculas e não por dissociação direta 
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Dependendo da qualidade do ar a oxidação fotoquímica pode 
ocorrer por diferentes mecanismos e velocidades. 
- Oxidação Fotoquímica: Ar Isento de Outros Poluentes 
Ocorre em várias etapas com a participação de moléculas 
excitadas de SO2, O2 e outras espécies. O espectro de 
absorção de SO2 apresenta 2 bandas: 
a) Banda a 384 nm (fraca): com transição ao 1º estado excitado 
(triplete): SO2 
hv, O2 3SO3 (340 - 400nm) 
 
b) Banda a 294 nm: com transição para o 2º estado excitado 
(singlete): 
 
SO2 
hv 1SO2 (290 - 340 nm) 
 
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Estado Triplete: principal forma presente na atmosfera urbana 
(parece ser a única). Pode passar novamente a SO2 e SO3: 
3SO2 + M  SO2 + M 
 
 
O estado singlete mais energético pode passar ao triplete 
ou ao fundamental SO2:
 
1SO2 + M  
3SO2 + M 
1SO2 + M  SO2 + M 
15 
SO2 reage com O2 e passa a SO3:
 
3SO2 + O2  SO4  SO3 + O 
Na presença de vapor d’água: SO3 + H2O  H2SO4 
 
 
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- Oxidação Fotoquímica de SO2 na presença de HC/NOx 
• A velocidade da oxidação é acelerada em relação ao ar 
isento de outros poluentes. 
• Há considerável formação de aerossóis. 
• SO2 absorve radiação: originam-se moléculas ativadas que 
podem reagir rapidamente com O2, sobretudo na presença 
de NOx. 
 
 
16 
VELOCIDADE DE OXIDAÇÃO DE SO2 EM FUNÇÃO DA QUALIDADE DO AR 
[SO2 ](ppm) Qualidade do Ar Velocidade de Oxidação (%/hora) 
1000 Ar puro e seco 0,023 
0 - 0,75 Mistura Ar/NOx/1-buteno 15 - 30 
0,2 – 0,6 Mistura Ar/NOx/2-metil-2-buteno48 - 294 
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Participam de muitas reações produzindo HNO3. A presença 
ou ausência de radiação solar é determinante na predomi-
nância de algumas reações. 
Reações Durante o Dia: 
 NO + NO2 + H2O  2 HNO2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 HNO2 
hv NO + OH. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 NO2 + OH
.  HNO3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 NO2 + O + M  NO3 + M 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comportamento de NOx na Formação da Chuva Ácida 
17 
 2 NO + O2  2 NO2 
 
 
 
 
 
 NO2 
hv NO + O 
 
 
 
 
 
 NO + O  NO2 
 
 
 
 
 
 NO + OH.  HNO2 
 
 
 
 
 
 NO3 + NO2  N2O5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Reações à Noite 
N2O5 formado durante o dia e armazenado nas nuvens 
reage com gotículas de água: 
N2O5 + H2O  2 HNO3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
Neutralização dos Ácidos Fortes: amônia produzida, em parte por 
processos biológicos (algas e bactérias), forma sais 
 2 NH3 + H2SO4 
  (NH4)2SO4 
 NH3 + HNO3  NH4NO3 
Aerossóis 
corrosivos 
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Impactos da Chuva Ácida 
Alteração da química e fertilidade dos solos. Os impactos 
potenciais são influenciados por vários fatores: 
 
 
 
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• Condições geológicas 
 
 
 • Condições climáticas 
 
 
• Tipo de vegetação 
 
 
 
 
• Composição do solo 
 
 
 
 
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Efeitos da Chuva Ácida 
• Afeta a vida aquática 
• Devasta florestas 
• Causa a perda de produtividade da agricultura 
• Lixivia cátions nutrientes e metais pesados do solo, 
rochas e sedimentos de lagos, correntes, oceanos 
• Corrói superfícies metálicas 
• Dissolve superfícies calcárias, monumentos e prédios 
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Chuva Ácida em Solos 
• Minerais essenciais como Ca e Mg são facilmente lixivia-
dos e arrastados para águas subterrâneas. 
• Disponibiliza em demasia elementos como Nitrogênio: a 
maior produção de compostos nitrogenados contribui 
ainda mais para o aumento da acidez. 
• Danifica as finas raízes de plantas: reduz a capacidade de 
retirada de água e de nutrientes. 
• Ácidos interferem na fotossíntese e em outros processos 
vitais à flora, alteram a acidez de solos e corpos d’água 
afetando a vida aquática. 
 
 
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• Diminui a produção de húmus e a produtividade de solos: 
em áreas sensíveis a fertilidade dos solos pode ser altera-
da, pois os ácidos destroem os nutrientes ou substituem 
os constituintes do solo. 
• Dissolução de metais tóxicos (Al, Pb, Mn, Hg, Cd): no solo 
hidróxidos metálicos são insolúveis em meio aquoso, mas 
em solos ácidos passam à forma iônica, tornam-se disponí-
veis e são captados por raízes, manifestando ações noci-
vas, pois são disponibilizados em teores tóxicos às plantas: 
 
 
 
 
 
23 
Al(OH)3(s) + 3H
+  Al3+(solúvel) + 3H2O
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Efeito Tampão de Solos: exerce grande influência sobre a 
manutenção da vida aquática: peixes, moluscos, crustáceos, 
formas inferiores de vida (algas, bactérias, fungos). 
Solos graníticos são incapazes de tamponar os efeitos da 
chuva ácida. Solos calcários são menos propensos a danos 
devido à presença de carbonatos livres que têm ação 
tamponante. 
• Escócia: rochas graníticas  solos não tamponados 
 
 
Chuva ácida: pode ser muito nociva à vida aquática 
Altos teores de Al são nocivos aos peixes, pois fecham 
suas guelras, asfixiando-os. 
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• Grã-Bretanha: a chuva ácida causa poucos danos , pois as 
rochas são alcalinas e os rios contêm carbonatos 
(tamponantes) que neutralizam a chuva (efeito tampão). 
Devido atividades industriais na Inglaterra e Alemanha, 
lagos e rios suecos e noruegueses foram afetados. Peixes 
desapareceram devido à acidez das águas (concentrações 
semelhantes a H2SO4 com pH = 1,30). 
 
 
 
 
 
25 
Medidas que podem ser tomadas em lagos ácidos: neutralizar a 
acidez com Ca(OH)2: Ca(OH)2 + 2H
+  Ca2+ + 2H2O 
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• Sul da Noruega: entre 1966/1976 a acidez de 7 rios aumen-
tou por um fator de 28. Estudos em vários lagos indicaram 
decréscimo de 22% de trutas em lagos de baixas altitudes e 
68% em lagos mais altos. 
• Suécia: no passado, um gasto anual em milhões de dóla-
res na neutralização de lagos. 
Lagos de maiores altitudes são mais susceptíveis aos efei-
tos do pH). Por que? 
 
 
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Em áreas montanhosas frias de elevada altitude, a neve cai 
por meses e os poluentes armazenam-se. Na primavera a 
neve derrete e os poluentes ácidos surgem com o degelo 
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Metais Pesados: em solos e águas concentram-
se em animais aquáticos. Quando estes são in-
geridos passam a outros animais e finalmente 
ao homem através da cadeia alimentar podendo 
causar danos à saúde. 
 
 
 
 
 
 
 
Efeitos da Acidez Sobre Corpos d’água 
Constituintes Essenciais: solubilizados, ciclados e perdi-
dos para o meio externo. Sem nutrientes as algas não cres-
cem e os pequenos animais aquáticos que as têm como 
alimento são afetados. 
 
 
 
 
 
 
27 
Os metais tóxicos incorporam-se ao solo 
arável, passam às raízes, água, cadeia 
alimentar. 
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Por drenagem são solubilizados e lixiviados para águas 
subterrâneas, rios, lagos, oceanos, prejudicando a microflo-
ra aquática, pois alteram a concentração de bactérias, algas 
e fungos, causando esterilização da vida animal e vegetal. 
28 
Os minerais tóxicos podem existir indefinidamente, pois 
são insolúveis em condições normais de pH, mas em 
meio ácido a solubilidade aumenta. 
Além de solubilizar metais tóxicos, os ácidos podem 
lixiviar minerais essenciais à vegetação arrastando-os 
para águas subterrâneas, longe do alcance das raízes. 
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Water boatman: inseto aquático da família 
Corixidae 
Yellow perch: perca amarela 
Brown trout: truta marrom 
Salamander: salamandra 
Mayfly: inseto da família Ephemeroptera 
Mussel: molusco (Mytilus edulis) (mexilhão) 
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Cientistas adicionaram progressivamente H2SO4 ao longo 
do tempo, em lagos da região de Ontário (Canadá). 
Os problemas começaram em pH 5,8 
Valor inicial do pH Ano seguinte ..... 
6,8 6,1 5,8 
Espécies desapareceram, outras deixaram de se reproduzir , 
o camarãodesapareceu após 4 anos, as trutas apresenta-
ram deformações morfológicas (formato de cobra). 
 
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Chuva Ácida Sobre A Vegetação 
• Devasta florestas atingindo diretamente partes aéreas das 
plantas e diminui a resistência, pois causa distúrbios no 
estômato (pequena abertura na epiderme foliar e caulinar) 
com consequente déficit de água. 
31 
• Danifica a estrutura superficial das cascas e das folhas. 
• As folhas e detritos vegetais oxidam SO2 
aquoso e juntamente com os aerossóis de-
positados nas copas são arrastados para o 
solo, contribuindo para o aumento da acidez. 
 
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Fotografia de uma floresta 
alemã antes e após 
incidência de chuva ácida 
1970 1983 Florestas Destruídas por Chuvas 
e Atmosferas Ácidas 
Serra do Mar: Mata Atlântica ameaçada por poluentes das 
chaminés das indústrias de Cubatão, sobretudo as árvores 
maiores por terem áreas mais expostas à poluição. 
F- foi um dos principais poluentes emitidos na trituração de 
rochas fosfáticas usadas na produção de fertilizantes. NOx 
e neblinas ácidas também contribuíram na poluição. 
 
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 Passado 
 
33 
Cubatão(1984): poluentes, chuva 
ácida e erosão da Serra do Mar, 
símbolo do descaso ambiental no 
tempo em que só importava crescer 
Cubatão: foi a 
cidade mais 
poluída do 
mundo, hoje é 
um exemplo de 
recuperação 
ambiental 
Serra do Mar: Hoje 
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Cidade de Melo, Uruguai 
No início da década de 90, habitantes de Melo, se queixaram 
sobre chuvas ácidas devido aos gases emitidos pela Usina 
Termoelétrica de Candiota, Bagé, 60 km de Melo. 
 
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Efeitos Sobre Materiais 
Gotículas e partículas ácidas e alcalinas podem agir sobre vários 
materiais: aços e outras estruturas metálicas, tintas, plásticos, 
cimentos, rochas, sobretudo calcárias e marmóreas. 
Compostos de enxofre corroem pinturas, material cerâmico, 
cimento, contatos elétricos, tecidos. 
Edifícios e monumentos sofrem ação de atmosferas poluí-
das: Acrópole (Atenas), pirâmides (Egito), monumentos em 
Veneza, ruínas da civilização Maia (México). 
 
 
As colunas do Pathernon estão sendo corroídas muito 
mais intensamente do que ocorreu em séculos devido 
ao tráfego de veículos na região. 
 
 
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Artigos de nylon (meias finas femininas): chuva ácida danifica 
os fios. 
 
 
• H2S mancha objetos de prata e enegrece a pintura de 
paredes. 
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Parâmetro 
 
CaCO3 
 
CaSO4.2H2O 
 Kps 4,7 x 10
-9 2,4 x 10-5 
 s(mol L-1) 6,9 x 10-5 4,9 x 10-3 
 
 CaSO3 + ½ O2  CaSO4 
H
2
O CaSO4.2H2O 
 
As reações são aceleradas na presença de 
vapor d’água e poluentes atmosféricos 
Monumentos de calcário e mármore na presença de SO2: 
CaCO3 + SO2  CaSO3 + CO2 
• NOx corroem metais e contribuem para o enve-
lhecimento e deterioração de materiais têxteis. 
• Materiais particulados circulando a altas velo-
cidades causam erosão em edificações. 
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Efeitos Sobre A Saúde 
Humanos: não são conhecidos efeitos diretos. Mas, 
estudiosos descrevem possíveis problemas mentais 
causados por altos teores de Al e outros metais na 
água potável, além de efeitos respiratórios e cardía-
cos devido aos aerossóis de H2SO4. 
SO2 irrita seriamente as membranas úmidas 
(conjuntiva e respiratória). 
38 
Mal de Alzheimer: perda de memória, desorientação 
e morte. O Al é considerado uma possível causa. 
Aves: ovos expostos à chuva ácida têm cascas frágeis devido 
à deficiência de Ca que em meio ácido é solúvel sendo lixivi-
ado para camadas inferiores do solo, fora do alcance das raí-
zes de plantas ingeridas por insetos (alimentos de aves). 
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 Final do Capítulo