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Estudo Dirigido – Química Ambiental Ao longo das aulas deste módulo A – 2015, Fase II, “Química Ambiental” vimos o conceito, definições e outros aspectos relacionados à Química Ambiental e seus objetivos. Agora chegou a hora de demonstrar seu conhecimento através das avaliações (prova objetiva e discursiva). A palavra organoléptico se encaixa muito bem nos conceitos de Química Ambiental. Ela vem do Grego, organon, que significa “organismo”, e letpos, que significa “impressiona”. Sabe-se que qualquer substância tem características particulares (específicas) que as diferenciam de outras. Quando os sentidos do homem são capazes de perceber essas características, elas recebem o nome de propriedades organolépticas. As três principais propriedades organolépticas das substâncias em geral são aspecto, cor e odor. Segundo a Cetesb (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), “o tamanho das partículas está diretamente associado ao seu potencial para causar problemas à saúde, sendo que quanto menores em tamanho, maiores os efeitos provocados. Além disso, podem reduzir significativamente a visibilidade na atmosfera”. Materiais particulados são um grupo de substâncias ou materiais no estado sólido ou líquido, cujas dimensões são suficientemente pequenas para se manter em suspensão na atmosfera durante algum tempo. O smog fotoquímico somente ocorre em presença de luz. Ele é a poluição que provém da queima incompleta dos combustíveis provenientes do petróleo. Tais gases se acumulam na atmosfera, formando uma densa camada. Sua composição contém dióxido de nitrogênio e hidrocarbonetos que não queimados. “O mundo tem menos de uma década para mudar o seu rumo. Não há assunto que mereça atenção mais urgente – nem ação mais imediata” (ONU, 2012). Essa frase diz respeito, principalmente, às mudanças climáticas que acontecem em nosso planeta. De fato, inúmeros incidentes indicam que se não houver mudanças drásticas em nosso modo de vida, a Terra irá sucumbir. O Efeito Estufa ocorre quando parte da radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como consequência, o calor fica retido na superfície e, desta forma, não é liberado para o espaço. Isso provoca o aumento da temperatura local. O aumento dos “Gases de Efeito Estufa” (GEE) na atmosfera tem sido apontado como uma das principais causas das mudanças climáticas, porque aumentam o potencial de aquecimento global. O dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso (N2O) são considerados os principais GEEs. A queima de combustíveis fósseis é a maior contribuinte global de GEEs, principalmente o CO2, respondendo por mais de 60% de todas as emissões mundiais. No entanto, outras atividades, como as relacionadas ao setor agropecuário, também contribuem significativamente para essas emissões. (Fonte: OLIVEIRA, Patrícia Perondi Anchão et al. Emissão de gases nas atividades agropecuárias. Nesse sentido, existem três formas de contribuição da agropecuária na emissão de GEEs: Por meio da produção de arroz. Da pecuária. Deposição da urina e fezes dos ruminantes. Segundo dados do IBGE (2009), no contexto da pecuária, o Brasil ocupa posição de destaque no mundo, com o maior rebanho comercial bovino, com 171,6 milhões de cabeças, detendo aproximadamente 20% do mercado de carne, além de ser o sexto maior produtor mundial de leite. Já na produção de aves, o Brasil ocupa o terceiro lugar, tanto nas exportações quanto na produção. Na área de produção de suínos, ocupa o quarto lugar nesses quesitos. Os fatores que contribuem para tornar relevantes as emissões de gases de efeito estufa na agropecuária brasileira são: O fato de o Brasil ter realizado abertura de novas áreas agrícolas por meio de desmatamento e queimadas; O fato de o Brasil possuir matriz energética essencialmente fundamentada em geração hidroelétrica, diminuindo a participação do setor industrial e transportes frente à agropecuária; O tamanho do rebanho brasileiro, com liderança na produção e exportação de vários produtos de origem agropecuária. A produção animal para corte no Brasil é uma atividade econômica de grande relevância, que se traduz no surgimento de um número crescente de abatedouros, seja de suínos, bovinos ou de aves (Alencar, 2002). Conforme aumenta a intensificação do uso das pastagens, aumenta a importância das emissões de GEEs, devido ao maior acúmulo de dejeções animais, e, em casos isolados, ao uso de irrigação. No caso específico do setor agropecuário, algumas medidas mitigadoras, ou seja, medidas que servem para diminuir o impacto causado por essa prática podem ser adotadas, a fim de minimizar as emissões de GEEs. Entre estas medidas, encontram-se as ações para a mitigação da emissão de metano podem ser facilmente adotadas e incluem: A melhoria da dieta dos animais; O uso de animais com maior potencial genético; A redução na idade de abate; O uso de aditivos (probióticos, ionóforos, leveduras, lipídeos); O manejo adequado das pastagens; O uso de vacinas; O melhoramento genético de forrageiras voltado para baixa emissão de metano; O uso de confinamentos estratégicos; Sistemas de pastagens recuperadas e intensificadas, com a possível introdução do componente arbóreo; possuem reconhecidos potenciais de sequestro de carbono e mitigação dos gases de efeito estufa, devido à elevada produção de massa de forragem das gramíneas tropicais. A deterioração da camada de ozônio sobre a Antártica foi menor em 2012 do que em 2011. Os dados são da Organização das Nações Unidas, que acredita que “a restrição da emissão de substâncias nocivas conseguiu desacelerar a destruição da camada”. No entanto, “o buraco é maior do que em 2010 e ainda falta muito para a sua completa recuperação”. A assinatura do Protocolo de Montreal, há 25 anos, e do Protocolo de Kyoto ajudou a diminuir gradualmente os produtos químicos que deterioram a camada de ozônio. A principal função da camada de ozônio é a proteção contra os raios ultravioletas. Segundo o Portal da Saúde do Ministério da Saúde, “O consumo de água com qualidade é de importância fundamental para a promoção da saúde e prevenção de riscos e agravos, sobretudo aqueles relacionados à transmissão hídrica, decorrentes de fatores ambientais. A vigilância da qualidade da água para consumo humano é uma atribuição do Ministério da Saúde e consiste em um conjunto de ações a serem adotadas para garantir que a água consumida pela população atenda ao padrão e normas estabelecidas pela legislação vigente.” Um dos parâmetros importantes na avaliação da qualidade da água é a análise de algumas de suas propriedades físico-químicas, dentre elas a viscosidade e a densidade da água. A viscosidade está em função da temperatura e do teor de sais dissolvidos. Já a densidade é influenciada pela salinidade (quantidade de sais dissolvidos), temperatura e pressão. Uma forma de avaliar as características físico-químicas da água é utilizando aparelhos analíticos específicos para cada parâmetro. Dentre estes aparatos estão o Viscosímetro de Ostwald, o pHmetro, o turbidímetro e o salinômetro. O Viscosímetro avalia a viscosidade dos líquidos. O pHmetro avalia o grau de alcalinidade ou acidez da amostra. O turbidímetro avalia o grau de transparência. O salinômetro avalia o grau de salinidade. As moléculas de água (H2O) se ligam umas as outras através das pontes de hidrogênio. Esse tipo de ligação é diretamente influenciado pela temperatura e pressão. A queda de temperatura reduz a agitação térmica das moléculas, aumentando o número de pontes de hidrogênio, reduzindo a distância entre as moléculas e aumentando a densidade da água. “As particularidades do rio Tietê (São Paulo – Brasil), como as diversas formas deuso e ocupação da bacia, elevada extensão territorial, presença de reservatórios e a variação da qualidade da água durante seu percurso foram ponto de partida para que a pesquisadora Claudia Maria Gomes de Quevedo iniciasse um estudo de caso relacionando as atividades humanas e a dinâmica de nutrientes no local. Nesse caso, esgotos domésticos, efluentes liberados por indústrias e uso de fertilizantes em regiões rurais são fatores que ajudam a acelerar o processo de eutrofização das águas”. Eutrofização é o aporte excessivo de nutrientes (principalmente nitrogênio e fósforo) nos corpos d’água. Isso traz consequências como o aumento excessivo de algas e a perda das qualidades cênicas da água. No campo do tratamento de esgotos, a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é um parâmetro importante no controle das eficiências das estações, tanto de tratamentos biológicos aeróbios e anaeróbios, como os físico-químicos. A carga de DBO é um parâmetro fundamental no projeto das estações de tratamento biológico de esgotos. Dela resultam as principais características do sistema de tratamento, como áreas e volumes de tanques, potências de aeradores etc. A DBO de uma água é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana aeróbia para uma forma inorgânica estável. Ou ainda, a DBO é normalmente considerada como a quantidade de oxigênio consumida durante um determinado período de tempo, em uma temperatura específica. Por meio da análise de solo, o agricultor ou pecuarista pode saber como está a fertilidade do solo e obter indicações corretas sobre o tipo e a quantidade de calcário e adubo a serem aplicados em cada gleba de sua propriedade. Diferente da água, o solo é composto das fases líquida, sólida e gasosa. A fase sólida é composta pela degradação de rochas e decomposição de plantas e animais, já a fase liquida é composta por uma solução de eletrólitos quase em equilíbrio, em condições de não saturação de umidade e a fase gasosa tem a mesma composição do ar atmosférico. “A manchete do jornal Correio do Brasil, do dia 01 de novembro de 2012, alarma a população sobre mais um “recorde tupiniquim”: o Brasil consome 1/5 do total de agrotóxicos produzido no mundo e lidera o ranking global pelo quinto ano consecutivo”. O autor da reportagem, Dr. Paulo Kliass, destaca pontos que colocam em voga a Ciência Toxicológica, como no tocante à continuidade do uso de “agrotóxicos” (em Toxicologia prefere-se o termo praguicidas) já banidos em alguns países. Ele menciona que, do ponto de vista toxicológico, a reavaliação de perigos e banimento por riscos inaceitáveis é necessária. A Toxicologia Ambiental é uma área da Toxicologia que estuda os efeitos nocivos produzidos pela interação dos contaminantes químicos ambientais presentes na água, ar e solo, com os organismos humanos. Smog fotoquímico é a poluição do ar, sobretudo em áreas urbanas, por ozônio troposférico e outros compostos originados por reações fotoquímicas, químicas causadas pela luz solar. No fenômeno de poluição atmosférica, materiais particulados são um grupo de substâncias ou materiais no estado sólido ou líquido, cujas dimensões são suficientemente pequenas para se manter em suspensão na atmosfera durante algum tempo. O efeito estufa é um processo que ocorre quando uma parte da radiação infravermelha, emitida pela superfície terrestre, é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como consequência disso, o calor fica retido, não sendo libertado para o espaço. O efeito estufa é considerado bom em uma situação de equilíbrio, quando a quantidade de gases do efeito estufa presente na atmosfera é absorvida por processos naturais, como a fotossíntese. Atualmente, no Brasil, a queima de combustíveis fósseis e a queima de florestas são as prinicpais fontes de CO2, que é um gás que contribui para o agravamento do efeito estufa. O metano (CH4) também é um gás que potencializa o efeito estufa. A agropecuária contribui com 71% das emissões de metano, por meio de fermentação entérica, além dos dejetos de outros animais e cultivos de arroz. Os clorofluorocarbonetos (CFCs) estão entre os principais gases que potencializam o efeito estufa, já que não se dissolvem na baixa atmosfera, subindo até a alta atmosfera, onde destroem o ozônio, contribuindo para o aumento do buraco na camada de ozônio. Não existem fontes naturais de CFCs, sendo que esses gases podem durar décadas ou mesmo séculos na atmosfera. Atualmente, os CFCs são encontrados em Isolantes em equipamentos de refrigeração e usados na produção de materiais plásticos e em aerossóis. Os países-membros da Organização das Nações Unidas começaram a discutir o combate às mudanças climáticas em 1992, no Rio de Janeiro. Foi então que surgiu a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, que foi um primeiro passo em direção a um esforço global em prol do clima. A meta estabelecida no Tratado de Kyoto, no ano de 1995 foi a redução da emissão de gases de efeito estufa em 5,2% entre 2008 e 2012, com base nos níveis de 1990. A chuva ácida é a designação dada à chuva, ou qualquer outra forma de precipitação atmosférica, cuja acidez seja substancialmente maior do que a resultante do dióxido de carbono (CO2) atmosférico dissolvido na água precipitada. A principal causa de acidificação é a presença na atmosfera terrestre de gases e partículas ricos em enxofre e azoto reactivo, sendo que a hidrólise no meio atmosférico produz ácidos fortes. Entre as principais consequências da chuva ácida estão a destruição de lavouras e de florestas, modificação de propriedades dos solos, alterações nos ecossistemas aquáticos, além da contaminação de água potável e danificação de edifícios e monumentos históricos. O Brasil detém cerca de 11,6% da água doce superficial no mundo, sendo que 70% da água disponível está na região Amazônica. Os 30% de água potável restantes se distribuem desigualmente pelo país para atender cerca de 93% da população. A água é uma substância química composta de hidrogênio e oxigênio, sendo essencial para todas as formas conhecidas de vida na terra. É frequente associar a água apenas à sua forma ou estado líquido, mas a substância também possui um estado sólido, o gelo, e um estado gasoso, designado vapor de água. A queda da temperatura reduz a agitação térmica das moléculas, aumentando o número de pontes de hidrogênio, reduzindo a distância entre as moléculas e aumentando a densidade da água. As diversas substâncias químicas que podem ocorrer na água podem ser de origem natural ou antropogênica, devido às atividades industriais e agrícolas. O que é acidez da água, quais são suas principais fontes e como é realizada sua análise. Acidez da água é a capacidade quantitativa de reagir com uma base forte. Suas principais fontes são o CO2 e ácidos minerais e sua análise é realizada com uma titulação ácido/base com NaOH. A Demanda Química de Oxigênio (DQO) é caracterizada pela aceleração da decomposição da matéria orgânica com dicromato de potássio. A análise da DQO é realizada através da quantidade de matéria oxidável expressa como equivalente em oxigênio sendo proporcional à quantidade de dicromato de postássio consumida. O solo é composto por cerca de 45% de minerais, 25% de água, 25% de ar e 5% de matéria orgânica. O solo, em sua fase sólida, é proveniente da desagregação das rochas e pela decomposição de plantas e animais. Diante disso, o que é fase líquida ou “solução do solo”. A fase líquida ou “solução do solo” é uma solução de eletrólitos quase em equilíbrio, em condições de não saturação de umidade. A acidez no solo é causada pela dinâmica de nutrientes e elementos tóxicos, além da atividade microbiológica e o intemperismo das rochas na formação dos solos. A acidez potencial de um solo representa exatamente a quantidadede calcário a ser adicionada para elevar o pH do solo, a um valor específico, de acordo com o que foi determinado. O cátion é um íon com carga positiva, sendo qualquer espécie monoatômica ou poliatômica, cuja carga seja igual ou um múltiplo da carga do próton. Sendo formado pela perda de elétrons da camada de valência de um átomo (ionização), sendo que nesta categoria enquadram-se os metais, os elementos alcalinos e os elementos alcalinoterrosos, entre outros. Capacidade de Troca Catiônica (CTC) de um solo é a quantidade de cátions adsorvida reversivelmente por unidade de massa de material seco e expressa a capacidade do solo trocar cátions. A Toxicologia Ambiental estuda as fontes de poluição, a interação dos poluentes com o ambiente terrestre, aquático e atmosférico, os mecanismos de remoção e a influências climáticas que aumentam ou diminuem a toxicidade dos poluentes. A finalidade da Toxicologia Ambiental é verificar condições de risco para propor medidas preventivas, como monitoramento e controle de fontes emissoras de poluição. A monitorização consiste em uma atividade relacionada com o estado de saúde sistemática, contínua ou repetitiva, finalizando, se necessário, com a adoção de medidas corretivas. Monitorização Ambiental consiste na determinação, habitualmente, ao nível da atmosfera do ambiente de trabalho, dos agentes presentes nesse ambiente, para avaliar essa exposição ambiental e o risco à saúde comparando-se os resultados obtidos com referências apropriadas. A ideia de que é inevitável conter as emissões de gás carbônico na atmosfera se concretizou durante a conferência da ONU sobre o meio ambiente, em 1992, no Rio de Janeiro. Para não ter de diminuir o ritmo de sua produção industrial ou investir em tecnologias limpas e muitos caras, algumas empresas estão preferindo compensar o que despejam na atmosfera plantando árvores em áreas desmatadas. A consequência do acumulo de CO2 na atmosfera é o denominado efeito estufa. Muitos cientistas acreditam que o efeito estufa está sendo acentuado pela poluição, ocasionando um aquecimento do planeta, maior do que o normal devido ao acúmulo de gases na atmosfera (principalmente o CO2) fazendo com que haja a retenção do calor irradiado pelo planeta. A atmosfera terrestre é composta pelos gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), que somam cerca de 99%, e por gases traços, entre eles o gás carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e o óxido nitroso (N2O), que compõem o restante 1% do ar que respiramos. Os gases traços, por serem constituídos por pelo menos três átomos, conseguem absorver o calor irradiado pela Terra, aquecendo o planeta. Esse fenômeno, que acontece há bilhões de anos, é chamado de efeito estufa. A partir da Revolução Industrial (século XIX), a concentração de gases traços na atmosfera, em particular o CO2, tem aumentado significativamente, o que resultou no aumento da temperatura em escala global. Mais recentemente, outro fator tornou-se diretamente envolvido no aumento da concentração de CO2 na atmosfera: o desmatamento. Uma alternativa viável para combater o efeito estufa é reduzir o desmatamento, mantendo-se, assim, o potencial da vegetação em absorver o CO2 da atmosfera. Segundo o cientista da Nasa James Hansen, a temperatura da Terra alcançou, nos últimos 30 anos, uma rápida ascensão de cerca de 0,2 graus Celsius, fenômeno este que jamais havia ocorrido desde que acabou a era glacial, há 12 mil anos. Tal aquecimento se explica, conforme o cientista, pelo aumento de emissão de gases do efeito estufa. As possíveis consequências do fenômeno de aquecimento global são: Redução do volume das geleiras alpinas e das calotas glaciais. Maior possibilidade de formações de tempestades e ciclones, tanto no Atlântico Norte como no Atlântico Sul. Transgressão marinha sobre parte das faixas costeiras. Aumento do risco de degradação dos ecossistemas coralíneos. O aquecimento global é, atualmente, a maior preocupação ambiental, sendo um tema responsável por reuniões promovidas pela Organização das Nações Unidas (ONU), buscando acordos entre diferentes países no que se refere a reduzir as causas desse processo e estabelecer soluções para as consequências do aquecimento global. As causas do aquecimento global podem ser as queimadas, desmatamento, queima de combustíveis fósseis, emissão de gases poluentes, modo de produção e consumo. Alguns insetos podem andar sobre a água. Inclusive nos lagos existem duas comunidades de microrganismos: os nêustons, que são bactérias, fungos e algas; e os plêustons, formados por plantas superiores e alguns animais pequenos, como larvas e crustáceos. Essas comunidades são sustentadas pela tensão superficial da água. A tensão superficial da água explica vários fenômenos, como o da capilaridade, a forma esférica das gotas de água e o fato de alguns insetos poderem andar sobre a água. A alta tensão superficial da água é uma consequência direta das atrações intermoleculares. O rótulo de um desodorante aerossol informa ao consumidor que o produto possui em sua composição os gases isobutano, butano e propano, e também outras substâncias. Além dessa informação, o rótulo traz, ainda, a inscrição “Não contém CFC”. As reações a seguir, que ocorrem na estratosfera, justificam a não utilização de CFC (clorofluorcarbono ou Freon) nesse desodorante: A preocupação com as possíveis ameaças à camada de ozônio (O3) baseia-se na sua principal função: proteger a matéria viva na Terra dos efeitos prejudiciais dos raios solares ultravioleta. A absorção da radiação ultravioleta pelo ozônio estratosférico é intensa o suficiente para eliminar boa parte da fração de ultravioleta que é prejudicial à vida. A finalidade da utilização dos gases isobutano, butano e propano neste aerossol são substituir o CFC, pois não reagem com o ozônio, servindo como gases propelentes em aerossóis. Sabemos que, no Brasil, são geradas milhares de toneladas de resíduo diariamente, porém, esses mesmos resíduos não são percebidos como uma significativa preocupação ambiental pela nossa sociedade. Essa problemática quase sempre é evitada até o momento em que se acarretam ameaças, iniquidades e problemas ambientais mais graves às pessoas que estão diretamente ligadas a esse contexto, tais como as populações que habitam o entorno de áreas degradadas, a exemplo daquelas onde a deposição de resíduos se apresenta potencial e efetivamente com altos níveis de poluição e contaminação. Para retratarmos diretamente o problema dos resíduos químicos especificamente, devemos considerar que a Química é uma das ciências que mais trouxe benefícios para a sociedade nos últimos tempos. Entretanto, um dos questionamentos mais graves relacionados ao uso inadequado da química refere-se aos danos e riscos ambientais causados pela geração de resíduos. A importância do gerenciamento de resíduos para o meio ambiente se dá pela ausência de tratamento e a incorreta disposição dos resíduos químicos levam à contaminação do solo, do ar e dos recursos hídricos, além de comprometer a flora e a fauna. Resíduos não tratados são um risco à saúde pública. Assim, é imprescindível que haja um PGR (Programa de Gerenciamento de Resíduos) adequado para a prevenção e minimização dos impactos ambientais, que contemple tanto os resíduos ativos, gerados continuamente em atividades rotineiras, quanto o passivo, que compreende todos os resíduos previamente armazenados em uma unidade. O despejo de dejetos de esgotos domésticos e industriais vem causando sérios problemas aos rios brasileiros. Esses poluentes são ricos em substâncias que contribuem para a eutrofização de ecossistemas, que é um enriquecimento da água por nutrientes, o que provoca um grande crescimento bacteriano e, por fim, pode remover escassez de oxigênio. Uma maneirade evitar a eutrofização no ambiente é tratar previamente o esgoto a fim de reduzir a quantidade de nutrientes (que provêm de materiais orgânicos). Dessa forma, reduz-se a proliferação bacteriana e o consequente consumo de oxigênio por esses micro-organismos. A possível escassez de água é uma das maiores preocupações da atualidade, considerada por alguns especialistas como o desafio maior do novo século. No entanto, tão importante quanto aumentar a oferta é investir na preservação da qualidade e no reaproveitamento da água de que dispomos hoje. A ação humana tem provocado algumas alterações quantitativas e qualitativas da água como: 1. Contaminação de lençóis freáticos. 2. Diminuição da umidade do solo. 3. Enchentes e inundações. Entre as principais ações humanas que podem estar associadas às alterações 1, 2 e 3 encontram-se a utilização de fertilizantes e os aterros sanitários são grandes responsáveis pela contaminação do lençol freático (água subterrânea), pois os líquidos gerados por eles infiltram no solo, alterando a composição química da água subterrânea; o desmatamento está diretamente ligado à diminuição da umidade do solo, esse processo retira a mata que armazena água; as enchentes e inundações são causadas em decorrência da impermeabilização do solo, que impossibilita a infiltração da água no solo. Pessoal, tudo o que foi visto nesse Estudo Dirigido é o resumo do que foi passado a vocês ao longo de seis aulas, onde aborda termos, conceitos e situações importantíssimas sobre a Química Ambiental. Não se limite apenas a esse estudo dirigido, complete o aprendizado com a revisão das aulas dadas, pois, com certeza a professora regente esclarece ainda mais, através de exemplos práticos cada ponto aqui mencionado. Bom estudo e boa prova!