Aula 5 - Poluição do ar

Prévia do material em texto

Poluição do Ar 
Universidade Federal de Minas Gerais 
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental 
2013/2 
• Composição do ar 
 
2013/1 
N2 78,09%* 
O2 20,94% 
Ar 0,93% 
CO2 0,0315% 
Ne 0,0018% 
He 0,00052% 
CH4 0,00012% 
Kr 0,00010% 
NOx 0,00005% 
H2 0,00005% 
Xe 0,000008% 
Vapores 0,000002% 
Orgânicos 
 
* Em volume 
Atmosfera, características e composição 
Também estão presentes: ozônio, 
vapor de água e material particulado 
orgânico e inorgânico 
Atmosfera – Estratificação térmica 
2013/1 
• 90% do ar atmosférico 
• condições climáticas 
• poluição do ar 
• camada mais espessa 
de ozônio 
• reações importantes 
para espécies vivas 
• temperatura mais baixa 
• importante para 
telecomunicações 
Resultado da estratificação 
dos gases, incidência e 
dispersão da radiação solar 
Fontes de poluição atmosférica 
 Atmosfera: 
 Local onde ocorrem diversas reações químicas; 
 Absorve grande variedade de sólidos, gases e 
líquidos provenientes de fontes naturais ou 
antrópicas; 
 Fontes de poluição 
 Específicas: fixas 
 Múltiplas fixas 
móveis 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Fontes de poluição 
 Específicas (fixas): ocupam uma área relativamente 
limitada e permitem uma avaliação na base de fonte 
por fonte. Ex: fontes industriais. 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Fontes de poluição 
 Múltiplas: geralmente se dispersam pela 
comunidade, oferencendo grande dificuldade de 
serem avaliadas na base de fonte por fonte. 
Exs: 
casas => múltiplas fixas / carros => múltiplas móveis 
 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Segundo a origem: 
• Naturais 
 Originadas por fenômenos biológicos e 
geoquímicos; 
 Em geral, é assimilada pela natureza; 
 Vulcões (material particulado, SO2, H2S, CH4), 
aerosóis marinhos, decomposição biológica, incêndios 
florestais (CO, CO2, óxidos de nitrogênio, cinzas), 
tempestades de areia, vegetação (pólem), gado 
(metano) e outros. 
 
2013/1 
• Antropogênicas 
 Provenientes de atividades industriais e 
urbanas; 
 Motores de combustão interna, fornos 
industriais, refinarias de petróleo, caldeiras, 
meios de transporte, queimadas, poeira 
advindas de vias não pavimentadas, e outros. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
• Poluentes 
 
Para definirmos poluentes, é necessário primeiramente 
definir ar limpo. À rigor, poluentes ou contaminantes 
são elementos encontrados na atmosfera, que estão 
presentes em uma menor concentração (ou não estão 
presentes) no ar limpo. 
 
 
A definição ar limpo é apenas um conceito, 
visto que ar limpo representa a composição da 
atmosfera se a humanidade e seus efeitos 
jamais tivessem existido. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Classificação de contaminantes atmosféricos: 
 
• Poluentes Primários 
– São contaminantes que são lançados 
diretamente na atmosfera 
 
• Poluentes Secundários 
– São contaminantes que não são 
lançados diretamente para a atmosfera, 
porém surgem como fruto de reações 
químicas a partir de poluentes primários 
e a atmosfera. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Poluentes como o CO2, 
SO2 e NO são exemplos 
de poluentes primários. 
O3 é um bom exemplo 
de poluente 
secundário, pois não é 
emitido e surge na 
atmosfera devido a 
reações químicas de 
outros poluentes 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Classificação dos principais poluentes de acordo 
com o grupo físico-químico: 
– Dióxido de Carbono 
– Monóxido de Carbono 
– Metano 
– Compostos de Enxofre 
– Compostos de Nitrogênio 
– Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s) 
– CFC’s 
– Material Particulado 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
CO2 (Dióxido de Carbono) 
 
• Emitido principalmente em processos de combustão e 
em menor escala por processos de siderúrgicos. 
• Respiração, decomposição de plantas e animais e 
queimadas naturais de florestas. 
• Contribui para o equilibrio térmico do planeta. 
• Matéria prima para fotossíntese. 
• EFEITOS: principal gás do “efeito estufa”. 
 
 
 2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 CO (Monóxido de Carbono) 
 
• Gerado nos processos de combustão incompleta de 
combustíveis fósseis e outros materiais que 
contenham carbono em sua composição. 
 
CH4 (Metano) 
 
• Matéria orgânica em 
decomposição, queima 
de biomassa, queima de 
combustíveis fósseis. 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Compostos de Enxofre 
Os principais compostos de enxofre são: 
 
Compostos reduzidos 
H2S 
SO2 
 
SO3 
H2SO4 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Gerados 
principalmente 
por reações químicas 
do SO2 na atmosfera 
Emitidos por fontes 
naturais e 
antropogênicas 
 Compostos Reduzidos de Enxofre 
• Methil-mercaptana (CH3SH), Dimetil-sulfeto 
(CH3SCH3) e Dimetil-disulfeto (CH3S2CH3) 
• Emitidos na atmosfera por processos naturais 
(principalmente degradação biológica marinha 
e terrestre), estações de tratamento de esgoto, 
indústria de celulose e outros. 
• Em conjunto com o H2S são os dos principais 
responsáveis pela sensação de odor. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
H2S (Ácido Sulfídrico) 
• Emitido na atmosfera por processos naturais 
(principalmente degradação biológica marinha e 
terrestre), estações de tratamento de esgoto, 
indústria de celulose, refinamento de petróleo e 
outros. 
• É um dos principais responsáveis pela sensação 
de odor. 
• Depois de lançado na atmosfera, em algumas 
horas o H2S se oxida formando SO2. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
SO2 e SO3 (Óxidos de Enxofre) - SOx 
• As principais fontes emissoras são os processos 
de combustão a carvão e outros combustíveis 
fósseis contendo enxofre, além de vulcões (fonte 
natural). 
• Em menor escala, o SO2 também é produzido a 
partir da oxidação do H2S. 
• A maior parte das emissões de compostos de 
enxofre é SO2, que posteriormente reage na 
atmosfera produzindo SO3 e H2SO4. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
H2SO4 (Ácido Sulfúrico) 
• Formado a partir dos óxidos SO2 e SO3 quando 
estes são dissolvidos em água. 
• As emissões de SO2 e suas reações químicas 
formadoras de H2SO4 são os principais 
responsáveis pelo fenômeno da chuva ácida. 
• O H2SO4 é extremamente danoso a saúde e ao 
meio ambiente devido ao seu grande poder 
corrosivo. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Compostos de Nitrogênio 
Os compostos de nitrogênio de maior 
importância ambiental são: 
 
NH3 
 
 
 
NOx (NO+NO2) 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Formada principalmente da decomposição 
biológica terrestre, tratamento de efluentes 
líquidos (esgotos) e processos químicos 
industriais. 
Formado em processos envolvendo altas 
temperaturas (combustão, por exemplo), 
devido a reação de oxidação do 
nitrogênio do ar (principalmente). 
Também é emitido por fábricas de ácido 
nítrico. 
 Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s) 
O termo COV é usado para designar todos os 
compostos de orgânicos gasosos na atmosfera. 
Neste grupo podemos destacar: 
– Dioxinas 
– Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) 
– Benzeno 
– Aldeídos 
– Metano 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s) 
• São emitidos principalmente de 2 formas: 
 Como resíduos de combustão incompleta de 
combustíveis fósseis, plásticos e outros 
compostos de carbono. 
 Evaporação de reservatórios ou em processos de 
fabricação, pois são bastante voláteis de maneira 
geral. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s) 
• Quando formados em processos de combustão 
podem ser adsorvidos principalmente em partículas 
de poeira e de fuligem. Dependendo da temperatura 
e da pressão do vapor, eles permanecem na 
atmosfera, em parte na forma gasosa. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Dioxinas 
• Nome genérico de compostos de hidrocarbono e 
cloro 
• Liberadosna atmosfera quando da produção de 
algumas substâncias conservantes de madeira e 
pesticidas e quando da incineração de alguns 
tipos de plástico (PVC’s) e pneus. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Benzeno 
• Usado em lubrificantes, peças automotivas, 
tintas seladoras e preparados de lavanderias. 
• É emitido para a atmosfera principalmente por 
evaporação. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) 
• Os PAHs se formam a partir da queima incompleta 
de substâncias orgânicas. 
• Na fumaça do cigarro foram encontrados 280 
diferentes tipos de PHAs e no escapamento de 
veículos 146. 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
CFC’s (Cloro Fluor Carbonos) 
• Conhecidos como os destruidores da camada de 
ozônio. 
• Os CFC eram bastante utilizados como propelente 
para aerosóis, líquidos refrigerantes e na fabricação 
de alguns plásticos. 
• Os CFC são compostos altamente estáveis (daí sua 
grande aplicação industrial), que permanecem inertes 
na atmosfera por um longo período de tempo até que 
os movimentos de circulação da atmosfera os levem 
para altitudes mais elevadas. 
 2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
CFC’s (Cloro Fluor Carbonos) 
 
• Em grandes altitudes onde a radiação solar é mais 
intensa, os CFC’s se decompõem liberando átomos de 
Cl que são grandes destruidores da camada de 
ozônio. 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Material Particulado 
• Também chamado de partículas em suspensão ou 
aerossóis. 
• 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 tempo de permanência destas partículas na 
atmosfera esta relacionado com o seu tamanho e 
densidade. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Material Particulado 
• Partículas Totais em Suspensão (PTS): Diâmetro < 50 µm. 
Uma parte destas partículas é inalável e pode causar problemas à 
saúde, outra parte pode afetar desfavoravelmente a qualidade de 
vida da população, interferindo nas condições estéticas do ambiente 
e prejudicando as atividades normais da comunidade. 
• Partículas Inaláveis (MP10): Diâmetro < 10 µm. As partículas 
inaláveis podem ainda ser classificadas como partículas inaláveis 
finas (MP2,5) (<2,5 µm) e particulas inaláveis grossas (2,5 a 10 µm). 
As partículas finas, devido ao seu tamanho diminuto, podem atingir 
os alvéolos pulmonares, já as grossas ficam retidas na parte superior 
do sistema respiratório. 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Material Particulado 
• O tamanho da partícula determina, por exemplo: 
– Probabilidade de deposição no sistema respiratório. 
– Propriedades de transporte = Tempo de residência. 
– Espalhamento de luz (aquecimento global, 
visibilidade). 
– O método de tratamento necessário, etc... 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Material Particulado 
• Principais Fontes 
• Fontes naturais 
– finos e poeiras provenientes do solo 
– sal marinho 
– cinzas vulcânicas 
 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
 Material Particulado 
• Principais Fontes 
• Fontes antropogênicas 
– cinzas dos processos de combustão 
– finos e poeiras gerados em processos industriais 
– hidrocarbonetos não queimados (fuligem) 
– Formação de sulfatos, nitratos e ácidos a partir da 
emissão de NOX e SOX 
– Aglomeração de moléculas e condensação de gases 
na atmosfera 
2013/1 
Fontes de poluição atmosférica 
2013/1 
Sumário dos principais poluentes do ar e suas fontes 
Modalidade de fontes Tipos de fontes Poluentes 
Antropogênicas Fixas Processos industriais MP, SOx, NOx, CO, HC 
Caldeiras, fornos e aquecedores MP, SOx, NOx, CO, HC 
Construção civil MP 
Queima ao ar livre e queimadas MP, SOx, NOx, CO, HC, 
Fumaça 
Exploração, Beneficiamento, Movimentação e 
Estocagem de Materiais Fragmentados 
MP 
Móveis 
 
 
Tipo de 
veículo/fonte 
Tipo de combustível 
Avião Gasolina de aviação 
e/ou querosene 
NOx, HC, MP 
Navios e Barcos Diesel / Óleo 
Combustível 
MP, SOx, NOx, CO, HC 
Caminhão e 
Ônibus 
Diesel MP, SOx, NOx, CO, HC 
Automóveis e 
Motocicletas 
Gasolina / Álcool MP, NOx, CO, HC, 
Aldeídos 
2013/1 
Sumário dos principais poluentes do ar e suas fontes 
Modalidade 
de fontes 
Tipos de fontes Poluentes 
Naturais 
 
 
 
Oceânica MP 
Decomposição biológica SOx, H2S, HC, 
Compostos de enxofre 
Praias de dunas MP 
Queimadas MP, SOx, NOx, CO, HC 
Erosão Eólica do Solo e Superfícies MP 
SOx - Óxidos de Enxofre; NOx - Óxidos de Nitrogênio; CO - Monóxido de 
Carbono; HC - Hidrocarbonetos; MP - Material Particulado e H2S - Ácido 
Sulfídrico 
 Dimensão da área atingida: 
 Poluição local: problemas de poluição 
concentrados em uma região relativamente 
pequena (ex: cidade). 
 Poluição global: problemas de poluição envolvem 
toda a biosfera => esforço mundial para 
controlar. 
 Efeito estufa 
 Destruição da camada de ozônio 
 Chuva ácida 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
Efeito estufa 
 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
 É um fenômeno natural, ele mantém a Terra aquecida ao impedir 
que os raios solares sejam refletidos para os espaço e que o planeta 
perca seu calor, sem ele a Terra teria temperaturas médias abaixo de 
10ºC negativos. 
 
 O CO2 é um dos gases que naturalmente contribuem para a o efeito 
estufa normal do planeta, mas que agora com seu aumento na 
atmosfera, causado pelas intensas atividades humanas, pode intensificar 
esse efeito, levando a uma aquecimento maior do planeta. 
 
Metano, óxido nitroso, ozônio e CFCs também contribuem para o efeito 
estufa. 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
Agravamento do efeito estufa – impactos 
 Elevação dos níveis dos oceanos 
 Erosão litorânea 
 Inundação 
 Danificação de portos e estruturas costeiras 
 Elevação de lençóis d’água 
 Intrusão salina em aquíferos de abastecimento 
 Alteração dos regimes de chuvas e secas 
 Aumento na incidência de doenças e proliferação de 
insetos nocivos ou vetores de doenças, etc. 
 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
Destruição da camada de ozônio 
 Camada de ozônio: bloqueia as radiações solares, 
principalmente a radiação ultravioleta (UV); 
 Radiação UV: câncer de pele, danos em materiais e 
plantações 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
COMO A CAMADA DE OZÔNIO PROTEGE A TERRA? 
Quimicamente temos: 
COMO SE FORMA O BURACO NA CAMADA DE 
OZÔNIO? 
Os CFCs sobem lentamente para camadas superiores à camada de ozônio. Os raios 
ultravioletas decompõem os CFCs, liberando átomos de Cloro (Cl). O cloro como é 
mais denso, desce, voltando para a camada de ozônio, destruindo-o. 
Quimicamente temos 
OClClO
OClOOCl

 23
Chuva ácida (pH < 5,6) 
 A queima de carvão e de combustíveis fósseis e os poluentes 
industriais lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. 
 
 Esses gases combinam-se com o hidrogênio presente na 
atmosfera sob a forma de vapor de água. O resultado são as 
chuvas ácidas. 
 
 As águas da chuva, assim como a geada, neve e neblina, ficam 
carregadas de ácido sulfúrico ou ácido nítrico. 
 
 Ao caírem na superfície, alteram a composição química do solo e 
das águas, atingem as cadeias alimentares, destroem florestas e 
lavouras, atacam estruturas metálicas, monumentos e edificações. 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
2013/1 
Consequências da chuva ácida 
 Poluição local 
 Episódios críticos de poluição em cidades; 
 
 Dependem dos poluentes gerados e das 
condições climáticas para sua dispersão; 
 
 SMOG = smoke (fumaça) + fog (neblina) 
 
 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
 Smog 
 Smog Industrial – SO2 e MP 
Exs: Londres e Chicago 
 
Podem ocorrer simultânea ou separadamente 
 
 Smog Fotoquímico – NOx, CO, HC 
Exs: Los Angeles, Cidade do 
México, São Paulo 
2013/1 
Consequências da poluição do ar 
Smog IndustrialFontes: queima de carvão e de óleo combustível; 
Típico de regiões frias e úmidas => baixa 
dispersão de poluentes; 
SO2 e MP: lesões respiratórias; problemas de 
visibilidade; 
Outros poluentes (compostos de flúor, mercúrio 
e asbestos): danos à saúde humana e animal. 
Consequências da poluição do ar 
Smog Fotoquímico 
Fontes: veículos => NOx, CO, HC; 
Poluentes reagem na atmosfera por efeito da 
radiação solar; 
 Típico de cidades ensolaradas, quentes, de clima 
seco; 
Principais produtos: HNO3, radicais orgânicos PAN 
(Peroxi Acetil Nitrato) e outros oxidantes, H2O2, O3, 
aldeídos. 
Consequências da poluição do ar 
Smog Fotoquímico 
Efeitos: 
1- Saúde humana 
 
ozônio: doenças respiratórias e doenças cardiovasculares. O 
ozônio aumenta em 1% a taxa de mortalidade por esses 
problemas de saúde. 
 
PAN e aldeídos: irritantes para os olhos. 
 
2- Degradação de materiais 
 
ozônio: ataca a borracha dos automóveis. 
 
Consequências da poluição do ar 
Smog Fotoquímico 
Efeitos: 
 
3- Plantas 
 
PAN: ataca as folhas jovens 
 
ozônio: corta temporalmente a 
atividade fotossintética 
 
 
 
4- Ácido nítrico (HNO3) → chuva ácida 
 
 
Consequências da poluição do ar 
Esquerda: planta danificada por 
ozônio 
Direita: planta normal 
 
 Direção dos ventos. 
 Condições meteorológicas. 
 Inversão térmica. 
 
Poluição do ar 
POTENCIALIZADORES DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA 
Foto mostrando a inversão 
térmica em São Paulo 
Bibliografia 
BRAGA, B.; HESPANHOL, I.; CONEJO, J. G. L.; MIERZWA, J. C.; 
BARROS, M. T. L.; SPENCER, M.; PORTO, M.; NUCCI, N.; JULIANO, 
N.; EIGER, S. Introdução à Engenharia Ambiental: O desafio do 
desenvolvimento sustentável. 2ª ed. São Paulo: Pearson Prentice 
Hall, 2005. 
 
DE MELO LISBOA, H. (2008) Poluição Atmosférica. Edição Eletrônica. 
Disponível em: www.ens.ufsc.br. (Capítulo 2) 
2013/1 
Questões 
1) Um dos importantes fatores que determinam a qualidade do ar está 
relacionado ao fenômeno conhecido como chuva ácida, causada em grande 
parte por dióxido de carbono e o dióxido de enxofre livres na atmosfera. Quanto 
ao dióxido de enxofre na atmosfera, é correto afirmar que sua origem é 
 
a) apenas antrópica, sendo emitido pelas indústrias petroquímicas, siderúrgicas 
e metalúrgicas, bem como por ônibus e caminhões, movidos a óleo combustível. 
b) natural, proveniente de erupções vulcânicas, sistema de raízes de algumas 
plantas e plâncton, e antrópica, emitido por veículos e pela indústria que 
utilizam compostos de origem fóssil como matéria-prima e/ou como fonte de 
energia. 
c) apenas natural, sendo uma das emissões de maior impacto já registrado a da 
erupção do vulcão Krakatoa, em finais do século XIX. 
d) natural, decorrente da respiração anaeróbica de microrganismos, e antrópica, 
devido à emissão dos compostos de clorofluorcabonos, os CFCs, utilizados como 
propelentes em sprays e circuitos de refrigeração. 
e) natural e antrópica, decorrente da queima de biomassa, dos arrozais, do trato 
digestivo do gado bovino e dos aterros sanitários. 
2013/1 
Questões 
BH amanhece com baixa umidade e névoa de poluição 
Publicação: 02/08/2013 no Estado de Minas 
Belo Horizonte amanheceu nesta sexta-feira com temperaturas 
amenas, céu limpo e uma camada de poeira. As condições do 
inverno, de tempo estável e baixa umidade relativa do ar, são 
responsáveis pelo aparecimento dessa névoa de poluição que 
cobriu a cidade. No fim de semana, a umidade relativa do ar pode 
chegar a 20%. Hoje, a cor avermelhada da nuvem de poeira que 
cobriu a cidade se deve ao acúmulo de aerossóis, partículas que 
se juntam e bloqueiam a radiação solar. 
 
a) Qual o fenômeno que ocorreu na cidade de Belo Horizonte relatado 
nesta notícia? 
b) Quais as possíveis consequências para a saúde humana devido a 
exposição sob essas condições? 
c) Que medidas deveriam ser tomadas para evitar a ocorrência desse 
fenômeno e suas consequências?