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- -1 QUÍMICA AMBIENTAL POLUIÇÃO DO AR E CAMADA DE OZÔNIO - -2 Olá! Ao final desta aula, o aluno será capaz de: 1. Reconhecer os principais poluentes da atmosfera, seus diferentes tipos de fontes de formação naturais, antropogênicos e de liberação: fixa ou móvel; 2. Descrever cada poluente em função da sua ação com o meio ambiente e com o homem, analisando algumas medidas mitigadoras e normalizações mediante a introdução de substâncias químicas na atmosfera; 3. Identificar a função e os principais danos/alterações que ocorrem na camada de ozônio. 1 Introdução A poluição do ar é uma das principais causas da degradação do meio ambiente. Ela se caracteriza pela introdução de gases tóxicos e partículas sólidas e líquidas no ar, através das chaminés das fábricas e indústrias, veículos automotores, queimadas naturais e artificiais. Durante muito tempo, o homem viveu em equilíbrio com o meio ambiente em virtude da baixa população mundial, porém em função do aumento exagerado da humanidade, levou a uma ocupação desordenada na Terra, concomitantemente a uma grande explosão econômica, industrial e tecnológica. As características climáticas de cada região, em função das posições geográficas e dos ventos, podem contribuir para a poluição atmosférica. Locais longe do litoral e com pouco vento são os de maior concentração de poluição atmosférica, pois o ar não se movimenta e os poluentes se acumulam. Locais com maior desenvolvimento industrial (países desenvolvidos) tem uma maior quantidade de poluição. Essa situação se modifica a cada ano nos países em desenvolvimento onde as unidades industriais de produção de energia, refinarias, siderurgias, indústrias químicas etc., aumentam a emissão de gases poluentes em função da utilização de combustíveis para a produção de energia para o seu funcionamento. 2 Os poluentes podem ser classificados em função da sua fonte Podemos dividir as fontes de poluição do ar em naturais e artificiais ou podem ser designadas antropogênicas. As fontes naturais são oriundas de processos naturais que ocorrem no meio ambiente, e as artificiais são oriundas dos processos feitos pelo homem. - -3 • Fonte Natural Vulcões Os vulcões, quando ativos, são os grandes responsáveis por enviar para atmosfera grande – quantidade de poeiras e cinzas, com a presença de enxofre e cloro. Tempestades de areia Lançam uma grande quantidade de areia e pó a longas distâncias, liberando - uma grande quantidade de partículas na atmosfera as quais denominamos material particulado. Incêndios florestais Grandes responsáveis pela emissão de monóxido e dióxido de carbono, além da – queima incompleta gerando fumos e cinzas. Atividades de plantas e animais Esses seres em processos de decomposição liberam o gás metano, – que é emitido para a atmosfera. • Fonte Antropogênica Pode ser dividida em dois grupos: Processos industriais os poluentes originam-se de processos industriais como siderúrgicas, – petroquímico, químico etc., diferenciando os compostos em função das atividades. Processos de combustão os poluentes originam-se da combustão incompleta de incineradores, – veículos automotores, centrais térmicas etc. 3 Os poluentes podem ser classificados em função do local de emissão. Fontes específicas Esse tipo de fonte é caracterizado por um determinado território; ocupam na comunidade área relativamente limitada e permitem uma avaliação individual. As indústrias são exemplos de fontes específicas de poluição. Fontes múltiplas As fontes múltiplas podem ser fixas ou móveis, geralmente se dispersam pela comunidade, oferecendo grande dificuldade de serem avaliadas uma a uma. Um exemplo de fonte múltipla são os veículos automotores. Poluentes primários Os poluentes primários são aqueles que são emitidos diretamente para a atmosfera em função de algum processo tanto natural quanto artificial. Eles se encontram da mesma forma que foram emitidos pela fonte. Ex: CO , CO 2 Poluentes secundários • • - -4 Os poluentes secundários são aqueles que, ao serem emitidos para a atmosfera, sofrem reações químicas originando os compostos químicos. Logo se formam a partir da interação de dois poluentes primários ou entre poluentes primários e constituintes naturais do ar. Ex.: H SO 2 4 4 Os poluentes também podem ser classificados em função do seu estado, em poluentes sólidos, líquidos e vapores • Poluentes Sólidos Poeiras pequenas partículas, com diâmetro de 0,1 m mais de 100 micrômetros. - Exemplos: Partículas de rochas, de metais, de cimento etc. Pode também ser definido como um aerosol de partículas sólidas. Fumos partículas com diâmetro inferior a um micrômetro. - Exemplos: fumos de óxidos de chumbo, de zinco etc. • Poluentes Líquidos Spray são também partículas de dimensões muito pequenas, em suspensão no ar, resultante da - condensação de vapores. Neblina constituída de partículas de dimensões muito pequenas, em suspensão no ar. - • Poluentes Gasosos ou Vapores Fumaça são partículas em suspensão no ar, geralmente sólidas e oriundas da combustão incompleta de - materiais orgânicos. As fumaças industriais de importância são formadas por partículas com diâmetros inferiores a 0,5 m “Fublina” ou “Smog”- mistura de neblinacom fumaça. Bruma seca ou névoa seca suspensão de partículas submicrômicas no ar, provocando perda de - visibilidade. Aerosol substâncias sólidas ou liquidas de tamanho microscópico, em suspensão no meio gasoso, sob - forma particulada. • • • - -5 5 Os poluentes podem também ser classificados segundo a sua toxicidade Poluentes regulados São poluentes danosos à saúde que ocorrem com grande frequência. São controlados através de padrões de qualidade do ar. Exemplos: CO, CO2, MP, NOx, SOx Resolução CONAMA 342, de 25 de setembro de 2003. Regulamenta as emissões de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio, fumaça e material particulado, por veículos. Poluentes perigosos São poluentes que podem causar ou contribuir para o aumento da mortalidade ou da ocorrência de doenças. Usualmente, causam somente problemas localizados. Exemplo: Amianto, Benzeno, Mercúrio etc. Poluentes incômodos São os poluentes que possuem odores em geral, como o gás sulfídrico, odorizadores de gás natural etc. 6 Principais poluentes Material Particulado O tamanho dessas partículas é de aproximadamente 0,5 milímetro e são originadas de uma grande variedade de materiais e objetos discretos que podem ser sólidos ou gotículas de líquidos. Originam de indústrias de mineração, veículos automotores, queimadas e de construção civil. Causam grandes danos ao meio ambiente e à saúde do homem e dos vegetais. Exemplos de partículas sólidas menores: as fuligens, iodeto de prata e núcleos de sal formados através da perda de vapor d'água proveniente do mar. Óxido de nitrogênio O óxido nitroso é gerado microbiologicamente e é relativamente inerte na baixa atmosfera, influenciando pouco nas reações químicas. Seu nível diminui com a altitude na estratosfera causada por reações fotoquímicas. Os mais encontrados na atmosfera são: óxido nitroso (N 0), óxido nítrico (NO) e dióxido de nitrogênio (NO ). 2 2 Óxido de enxofre - -6 O SO é muito comum na baixa atmosfera, podendo ser de origem natural ou artificial. O SO natural é 2 2 proveniente de erupções vulcânicas e da decomposição de animais e vegetais, no solo, nos pântanos e nos oceanos. O SO artificial é resultado da queima de combustíveis que contém enxofre, especialmente o óleo diesel. 2 Em combinação com a água e o oxigênio do ar, transforma-se em ácido sulfúrico e é um dos principais formadores da .chuva ácida Monóxido de Carbono Resultante da queima incompleta de combustíveis, o CO é um gás incolor, inodoro e tóxico. É um dos principais poluentes da atmosfera e sua concentração total é de aproximadamente 0,1PPM. O CO é um dos gases emitidos pelos veículos automotores, mas muito desse gás está presente como intermediário da reação de oxidação dometano sendo também gerado da liberação do metano. Dióxido de Carbono O dióxido de carbono, também conhecido como gás carbônico, é uma substância química formada por dois átomos de oxigênio e um de carbono. Sua fórmula química é CO2. É um gás importante para o reino vegetal, pois é essencial na realização do processo de fotossíntese das plantas. Esse gás é liberado da queima de combustíveis, fósseis, como gasolina, diesel, carvão mineral etc. Alta concentração é prejudicial ao planeta, pois aumenta o efeito estufa gerando o aquecimento global. Ozônio - O3 Formado por três átomos de oxigênio, é uma substância química ainda pouco conhecida. A poluição por ozônio tem características próprias; enquanto outros poluentes estão relacionados diretamente com a emissão das fontes, o ozônio tem forte relação com fatores climáticos, tendo a sua formação favorecida pela incidência de luz solar e períodos longos de calmaria como a falta de vento. Hidrocarbonetos Formados por átomos de Hidrogênio e carbono, um dos principais é o metano. Os hidrocarbonetos gases e vapores resultantes da queima incompleta e evaporação de combustíveis (gasolina/diesel) e de outros produtos voláteis. 7 Problemas ambientais relacionados à poluição. Ozônio O ozônio (03) é uma molécula formada por três átomos do elemento oxigênio. É um gás de cheiro forte e cor azul. O oxigênio que respiramos (02) é formado por dois átomos de oxigênio, não tem cheiro e é incolor. Para saber mais sobre a camada de ozônio, acesse a biblioteca virtual desta aula. Depleção da camada - -7 Uma molécula de cloro destrói 100.000 de ozônio estratosférico 1985 1° relato de buraco na camada de ozônio no Polo Sul: 1997 “buraco” do tamanho da Europa: 2080 voltará ao nível de 1990, se medidas forem tomadas: Como consequência, com a destruição da camada de ozônio, os raios ultravioleta atingem mais intensamente a Terra. Essa radiação provoca câncer de pele, afeta o sistema imunológico, diminuindo a resistência do ser humano a doenças, sendo também nociva aos animais e ao meio ambiente. Protocolo de Montreal É um tratado internacional que tem como objetivo banir as substâncias lesivas que reagem com a camada de ozônio, incluindo o CFC (clorofluorcarbono). Em 1990, o Brasil aderiu às recomendações internacionais através de um acordo para substituir as substâncias que reduzem a camada de ozônio. No Brasil foi acordado que 31 de dezembro de 2009 seria a data limite para importação da substância CFC e, em 31 de dezembro de 2010, seria a data limite para importação e produção de medicamentos com CFC. Em 2002, 193 países ratificaram o Protocolo de Montreal e, devido a essa grande adesão mundial, foi um dos acordos mais bem-sucedidos de todos os tempos. Fatores naturais Existem também fatores naturais que contribuem para a diminuição da espessura da camada de ozônio da atmosfera. É o caso das erupções vulcânicas, que produzem óxidos de nitrogênio, e da diminuição da intensidade - -8 do campo magnético terrestre. Devido a este fator, partículas mais pesadas, provenientes do vento solar, atingem a camada de ozônio provocando sua destruição. Smog fotoquímicos Esse fenômeno é denominado Smog devido à junção dos fenômenos de fumaça (smoke) e neblina (fog). Ele causa na atmosfera a diminuição da visibilidade, geralmente associado à ocorrência de altas concentrações de ozônio troposférico e outros compostos originados por reações fotoquímicas. O efeito visível deste processo é uma camada roxa acinzentada na atmosfera. O primeiro relato do smog foi em Los Angeles na década de quarenta. Essa situação se dá geralmente em cidades com grandes veículos que geram poluentes, com os compostos orgânicos voláteis (COVs) e os óxidos nitrosos (NOx). Esses poluentes combinados com gotículas de vapor de água geram os smogs, definidos por uma mistura de hidrocarbonetos oxidados não muito poluentes que formam alcoóis, cetonas e aldeídos, com a presença de outros poluentes. O grande problema é que o smog se agrava com a grande incidência dos raios UV na superfície terrestre. A principal ocorrência deste fenômeno se dá em função do tráfego pesado, das altas temperaturas, ventos calmos e luz solar. Exemplo: quando existe uma alta umidade na atmosfera, uma mistura de névoa com partículas de fumaça se acumula perto da terra ao invés de subir formando o smog. Inversão térmica Para entender melhor como acontece esse fenômeno, é preciso saber que o ar quente é menos denso e mais leve, logo ele tende a subir; e o ar frio é mais denso e pesado, logo ele tende a descer. O movimento do ar na atmosfera é vertical e linear durante a maioria dos dias. Em função disso o ar quente, originado da ação dos raios solares no solo, sobe para dar lugar ao ar frio. Os poluentes, que são mais quentes e menos densos que o ar, sobem ainda mais e se dispersam. Para que ocorra a inversão térmica, é preciso que tenha um fator específico como a baixa umidade do ar. O fenômeno pode ocorrer em qualquer época do ano, mas fica mais intenso nas épocas de noites longas, com baixas temperaturas e pouco vento. Os raios solares se tornam mais leves e frágeis geralmente no final da tarde de um dia de inverno. Assim o solo se resfria rapidamente e, consequentemente, o ar próximo do solo também. Aquele ar quente que ainda está na atmosfera continua a subir, mas o ar frio, próximo ao solo, por ser mais denso e pesado, fica parado. Desse modo, a temperatura cai ainda mais e os poluentes, que normalmente são "levados" pelo ar quente, acabam retidos na camada mais baixa da atmosfera. - -9 8 Padrões da qualidade do ar Os padrões da qualidade do ar definem legalmente o limite máximo de um poluente na atmosfera, o que garante a proteção do meio ambiente e da saúde humana. Padrões primários são aqueles nos quais as concentrações de poluentes ultrapassados podem afetar a saúde – da população. Originam níveis máximos de poluição com metas de curto e médio prazo. Padrões secundários – são aqueles nos quais a concentração do poluente atmosférico prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da população, níveis desejados de concentração de poluentes constituindo metas de longo prazo. 9 Melhorando a qualidade do ar - medidas mitigadoras Como podemos melhorar a qualidade do ar? A primeira grande ação é fazer um levantamento das fontes poluidoras. Conhecendo-as será fácil identificar quem polui, onde se polui e o que polui. Através dessa identificação, de acordo com padrões de qualidade que podem ser levados em consideração, podemos fazer uma ação de medidas de controle. O planejamento e o zoneamento territorial serão de fácil introdução para analisar o posicionamento adequado da fonte poluidora em relação à área de poluição, distribuição adequada das edificações e utilização de barreiras em função da propagação dos poluentes. É importante reduzir e eliminar as fontes quando puder através do uso - -10 de matérias-primas que poluem menos; controlar as emissões, através de equipamentos como filtros, coletores, ciclones e condensadores que diminuem a liberação dos poluentes na atmosfera. Para saber mais sobre as medidas para melhorar a qualidade do ar, acesse a biblioteca virtual desta aula. 10 Normalizações ambientais A Constituição Brasileira/1988 estabelece que a população tenha o direito de viver em um ambiente ecologicamente equilibrado, e caracteriza como crime toda ação lesiva ao meio ambiente, em função das suas onde todas as unidades da Federação tenham reserva biológica ou parque nacional e todas as indústrias potencialmente poluidoras apresentem estudos sobre os danos que podem causar ao meio ambiente. Ainda se faz necessário a elaboração de leis que regulamentem os dispositivos constitucionais. A Resolução CONAMA nº 005/89 institui o PRONAR Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar. – A Resolução CONAMA nº 18/86 estabelece o PROCONVE Programa de Controle do Ar por Veículos – Automotores. A Resolução CONAMA nº 008/90estabelece o limite máximo de emissão de poluentes do ar (padrões de emissão) em fontes fixas de poluição. O que vem na próxima aula • Oxigênio tanto bioquímica quanto química - DBO e BQO, os principais testes para qualidade da água e a resolução CONAMA Nₒ 357. CONCLUSÃO Nesta aula, você: • Aprendeu os principais tipos de poluentes na atmosfera em função das emissões fixas ou móveis e das emissões naturais ou antropogênicas; aprendeu que a camada de ozônio é importante para o planeta e que, em função da grande degradação ambiental, está diminuindo. Além disso, conheceu um dos principais problemas ambientais causados pela emissão de compostos nocivos com smogs fotoquímicos e inversões térmicas. • •
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