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RECURSOS ATMOSFERICOS_AULA 01-2013.1

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Recursos Atmosféricos 
 
 
Engenharia Ambiental – 9º Semestre 
 
 
 
2013.1 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Recursos Atmosféricos 
 
 
Principais Termos e Conceitos 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Ilha 
de 
Maré 
Porto 
de 
Aratu 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto Cetrel – Relatório Anual da RMA do Polo, 2011 
Recursos Atmosféricos – Rosa dos Ventos 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Recursos Atmosféricos 
 
Compostos Químicos e Fontes de Poluição 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Conama 005/89 - instituiu o Programa Nacional de Controle 
da Qualidade do Ar - PRONAR 
Conama 003/90 – institui os padrões nacionais de qualidade 
do ar 
Conama 382/06 - estabelece os limites máximos de emissão 
de poluentes atmosféricos para fontes fixas 
Decreto 11.235/08 - institui a Política de Meio Ambiente e de 
Proteção à Biodiversidade do Estado da Bahia 
Conama 415/09 - dispõe sobre nova fase de exigências do 
Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos 
Automotores - PROCONVE 
Recursos Atmosféricos – Legislação Aplicada 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
RESOLUÇÃO CONAMA Nº 03/90 
 
 “Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de 
matéria ou energia com intensidade e quantidade, 
concentração, tempo ou características em desacordo com 
os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar: 
(i) impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde; (ii) inconveniente 
ao bem-estar público; (iii) danoso aos materiais, à fauna e 
flora; (iv) prejudicial à segurança, ao uso e gozo da 
propriedade e as atividades normais da comunidade". 
 
Recursos Atmosféricos – Legislação Aplicada 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Material Gasoso 
O3 - Ozônio 
NOx - Óxidos de Nitrogênio (NO e NO2) 
SO2 - Dióxido de Enxofre 
CO - Monóxido de Carbono 
 
Material Particulado 
PI - Partículas Inaláveis 
PTS - Partículas Totais em Suspensão 
 Recursos Atmosféricos – Legislação Aplicada 
 
 CONAMA003/90 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Poluente 
Tempo de 
amostragem 
Padrão Primário Padrão Secundário 
Método de Medição 
g/m3 ppb g/m3 ppb 
SO2 -Dióxido de 
Enxofre 
24 horas 
MAA (3) 
365 
80 
139 
30,5 
100 
40 
38,2 
15,3 
Pararosanilina 
NO2 - Dióxido de 
Nitrogênio 
1 hora (1) 
MAA (3) 
320 
100 
170 
53,2 
190 
100 
101 
53,2 
Quimioluminescência 
CO - Monóxido 
de Carbono 
1 hora (1) 
8 horas 
40.000 
10.000 
35.000 
9.000 
40.000 
10.000 
35.000 
9.000 
Infravermelho não 
Dispersivo 
O3 - Ozônio 1 hora 
(1) 160 81,6 160 81,6 Quimioluminescência 
PI – Partículas 
Inaláveis 
24 horas (1) 
MAA (3) 
150 
50 
 150 
50 
 Separação 
Inercial/Filtração 
PTS - Partículas 
totais em 
suspensão 
24 horas(1) 
MGA (2) 
240 
80 
 150 
60 
 
Amostrador de 
Grandes Volumes 
 
Recursos Atmosféricos – Legislação Ambiental 
CONAMA 003/90 
 
 (1) Média do período - Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano. 
 (2) Média geométrica anual. 
 (3) Média aritmética anual. 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Recursos Atmosféricos – Índice de Qualidade do Ar 
Cetrel – Relatório Anual da RMA do Polo, 2012 
Gestão Ambiental 
das Emissões 
Atmosféricas 
Reações 
Químicas e 
Transformações 
na Atmosfera 
FONTES EMISSORAS
veicular
industrial
doméstica
natural
MEDIDAS DE CONTROLE
LEGISLAÇÃO
EMISSÕES PRIMÁRIAS
SO
2
, NO
x
, COV, CO,
particulado, ...
METEOROLOGIA
dispersão,
transporte, camada
de mistura,
radiação solar, ...
REAÇÕES QUÍMICAS
POLUENTES
SECUNDÁRIOS
ozônio, PAN,
formaldeído, ácido
nítrico, ...
MONITORAMENTO RECEPTORES
humanos, vegetais,
animais, materiais, ...
Atmosfera
Urbana
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
EMISSÃO CONTROLE ATMOSFERA 
DETECTOR 
RECEPTOR 
RESPOSTA 
Comando legislação 
Controle conformidade legal 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
RECEPTORES 
INVENTÁRIO 
METEOROLOGIA 
TOPOGRAFIA 
Software 
SIMULAÇÃO AVALIAÇÃO 
Padrões 
Ocupacionais 
Padrões 
Ambientais 
APLICAÇÕES 
Estudos de 
Higiene 
Ocupacional 
Estudos de 
Impacto 
Ambiental 
Avaliações 
de 
Processo 
Projetos 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Gestão Ambiental 
das Emissões 
Atmosféricas 
 
 LEVANTAMENTO DAS FONTES DE EMISSÃO 
(Tipo, Taxas de Emissão, Localização, entre outros) 
 
ELABORAÇÃO DO INVENTÁRIOS DE EMISSÕES 
ATMOSFÉRICAS 
(industriais, veiculares, entre outros) 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
VERIFICAÇÃO DAS INFORMAÇÕES 
RELEVANTES PARA O PROCESSO 
VISANDO A REDUÇÃO E/OU 
PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO 
 
 
Gestão dos 
Processos e 
Manutenção dos 
Programas de 
Monitoramento 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
Fontes Emissoras 
Antropogênicas e Naturais 
Poluentes Primários 
SO2, NOX, CO, NH3 , CO2 
Material Particulado-MP, etc. 
Reações Químicas 
Meteorologia 
Dispersão, transporte, 
radiação solar, etc. 
Monitoramento 
Receptores: 
Humanos, vegetais, 
animais, materiais 
Legislação 
Atmosfera 
Urbana ou 
Industrial 
Poluentes Secundários 
Ozônio, PAN, Ácido 
nítrico, Ácidos Inorgânicos 
(Sulfúrico, Nítrico), etc. 
Medidas de Controle 
Recursos Atmosféricos – Gestão Ambiental das Emissões 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
EMISSÃO DE ESPÉCIES PARA ATMOSFERA 
 
FONTES NATURAIS 
 
•Erupções vulcânicas 
• Queima espontânea de florestas 
 
FONTES ANTROPOGÊNICAS 
 
•Queima de combustível fóssil 
• Emissões veiculares 
• Processos Industriais 
• Queima de biomassa 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
 
 
 
Fonte: WHO, (2005) 
Material Particulado – Faixa de Diâmetro da Partícula (µm) 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
 
 
 
Fonte: WHO (2005) 
1,3-Butadiene – Escala Local 
 
Tempo de vida na atmosfera: muito curto (~ 1 hora, durante o dia) 
 
Principais Fontes: Vias de Trânsito. 
 
Encontrado em elevados níveis de concentração somente quando próximo 
das suas fontes geradoras. 
 
NOx e CO – Escala Urbana 
 
Tempo de vida na atmosfera: não muito longo (tipicamente horas) 
 
Principais Fontes:gerados em via de trânsito. 
 
Encontrados em altos níveis de concentração em cidades e em 
concentrações mais reduzidas em áreas rurais nas proximidades das 
cidades 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
 
 
 
Fonte: WHO (2005) 
Material Particulado (Partículas Finas < 2,5µm) e Poluentes 
Gasosos - Escala Regional 
 
Sulfatos e Ozônio 
 
São transportados por milhares de quilômetros - long-range transport, 
crossing national boundaries 
 
Tempo de vida na atmosfera: dias e até mesmos semanas 
 
Principais Fontes: Múltiplas e Formação na Atmosfera 
 
CO2 e CH4 – GEE - Escala Hemisférica e Global 
 
Tempo de vida na atmosfera: muito longo (tipicamente anos) 
 
Principais Fontes: Múltiplas 
 
 
 
 FATORES QUE INTERFEREM NA DISPERSÃO 
 
• Transformações químicas 
 
•Transformações físicas 
 
•Condições meteorológicas 
 
•Topografia 
 
Profa.Elizabethda Rocha Couto 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
HNO3 + NH3 ↔ NH4NO3 
Transformações Químicas – Fase Gasosa 
 
 
 
TRANSPORTE E TRANSFORMAÇÃO DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS 
Fonte: Fonds der Chemischen Industrie, 1987 apud Campos, 1995, p.3 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
DEPOSIÇÃO ÚMIDA 
 
a deposição úmida se refere aos processos naturais, onde o 
constituinte é retirado através das nuvens, neblina, chuva e neve e 
é enviado para a superfície da terra 
 
o processo washout – quando a remoção de constituintes 
presentes na atmosfera ocorre dentro da nuvem 
 
o processo rainout - quando a remoção de constituintes 
presentes na atmosfera ocorre abaixo das nuvens através de 
interações na chuva, neve (etc) 
 
Fonte:Seinfeld (1988) 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
DEPOSIÇÃO ÚMIDA – NATURAL 
Contribuição do CO2 atmosférico: 
 
em concentrações atmosféricas o CO2 se dissolve 
na água, formando H2CO3 
 
 
 
com pH aproximadamente 5,6 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
DEPOSIÇÃO ÚMIDA – NATURAL ÁCIDA 
Outras Contribuições: 
H2SO4 produzido pelas oxidação de compostos 
reduzidos de enxofre emitidos por vulcões e pela 
biosfera 
 
HNO3 produzido pela oxidação de NOx por 
relampejos, queimadas 
 
ácidos orgânicos emitidos pela biosfera 
 Fonte: Jacob (1999) 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
DEPOSIÇÃO ÚMIDA – NATURAL E ÁCIDA 
➜ pH natural da chuva está entre 5,0 e 7,0 
Fonte:Jacob (1999) 
 
➜ medidas de pH em áreas remotas – referência padrão 
natural pH = 5,0 
 
Fonte: Peart (2000) 
 
➜ Chuva Ácida – valores de pH < 5,0 
 
Fonte: Peart (2000) 
 
 
➜ Chuva Ácida – valores de pH < 5,6 Fonte:Jacob (1999) 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte:Nebel& Wright (1998) 
Acidificação de recursos hídricos superficiais 
Danos à vegetação e declínio de florestas 
Danos aos organismos, seres humanos e materiais 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
DEPOSIÇÃO ÚMIDA – ÁCIDA 
➜Principais Contribuições 
 
ácidos inorgânicos: 
 H2SO4 e HNO3 
 
 ácidos orgânicos: 
 
HCO2H e CH3COOH 
Fonte: Forti et al (1990), Lara et al (2001), Flues et al (2002), Fornaro e Gutz (2003), Rocha et al 
(2003), Mello e Almeida (2004), Migliavacca et al (2004), Fornaro et al (2006) e Pelicho et al (2006). 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - SO2 
Fonte: Calvert e Stockwell (1983, apud Calvert, 1994, p.330) 
Mecanismos na fase gasosa 
SO2 + HO 
• → HSO3
• 
 
HSO3
• + O2 → HO2 + SO3 
• 
 
SO3
• + H2O → H2SO4 
 
a conversão de SO2 na fase gasosa para H2SO4 é primariamente 
dependente da concentração de OH •, que depende indiretamente 
dos níveis de NOx e orgânicos como também da intensidade da luz 
solar 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - SO2 
Fonte: Finlayson-Pitts&Pitts (2000) 
Mecanismos multifase ou heterogêneo 
 
SO2 + H2O SO2 . H2O K1 = 1,83 M atm-1 a 298 K 
 
 SO2 + H2O H
+ + HSO3
- K2 = 2,2 x 10 -2 M a 298 K 
 
HSO3
- H+ + SO3
-2 K3 = 7,9 x 10-8 M a 298 K 
 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - SO2 
Fonte: Finlayson-Pitts&Pitts (2000) 
 
Mecanismos multifase ou heterogêneo 
 
formação do SO4
-2 depende da reação de HSO3
- e SO3
-2 com O3
 
 
 HSO3
- + O3
 HSO4
- + O2 k4 = 3,1 x 10
5 M-1 s-1 a 298 K 
 
SO3
-2 + O3 SO4
-2 + O2 k5 = 2,2 x 10
9 M-1 s-1 a 298 K 
 
essas reações irão ocorrer no meio líquido com pH > 5,5 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - NO2 
Fonte: Finlayson-Pitts&Pitts (2000) 
 
Oxidação do NO2 a partir da reação com OH 
• 
 
NO2 + HO 
• → HONO2 
 
 
reação primariamente diurna por que a maioria das fontes de OH• são 
fotolíticos na natureza 
 
reação rápida para formar quantidades significativas de HNO3 durante 
o dia 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - NO2 
Fonte: Finlayson-Pitts&Pitts (2000) 
 
Reações do NO2 para formar NO3 e N2O5 
 
NO2 reage com ozônio formando radical NO3
 • 
 
 
NO2 + O3 → NO3 
• + O2 
 
 
O radical NO3 formado pode reagir com NO2, resultando N2O5 
 
NO3
 • + NO2 N2O5 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
TRANSFORMAÇÕES E QUÍMICA - NO2 
Fonte: Finlayson-Pitts&Pitts (2000) 
 
transformações ocorridas com N2O5 
 
N2O5 (g) + H2O (g) → 2HNO3 (g) 
 
hidrólise do N2O5 (g) pode ser catalizada nas superfícies 
 
 N2O5 (g) + H2O (l) → 2HNO3 (aq) 
 
a reação pode ocorrer através da absorção do N2O5 (g) por gotas ou 
pela água existentes em superfícies na atmosfera 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Deposição Apenas Úmida 
Fonte: Couto (2011) 
METODOLOGIA AMOSTRAL 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto Fonte: Couto (2011) 
Amostragem de Ácidos Fortes e Sais 
Sistema de 
 
Termodifusão 
METODOLOGIA AMOSTRAL 
 
 
 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte: Couto (2011) 
METODOLOGIA AMOSTRAL 
Amostragem de Ácidos Fortes e Sais 
Sistema deTermodifusão 
CO3
2 - Denuder 
 
 
NaF Denuder 
 Aquecido 
NaF Denuder 
 Temperatura 
Ambiente Denuder – Revestimento 
 
1000 µL NaF – 0,025 % 
 
500 µL Na2CO3 – 0,2 % 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte: Couto (2011) 
Denuder 
Ácido Cítrico 
METODOLOGIA AMOSTRAL 
Amostragem de Amônia 
Denuder – Revestimento 
 
1000 µL AC – 0,2 % 
 
90 cm x 6 mm 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte: Couto (2011) 
METODOLOGIA AMOSTRAL 
Amostragem de Amônia – Denuder (Tubo de Difusão) 
Separação de gases e partículas de um fluxo de ar usando 
combinação de processos de difusão e filtração 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte: Couto (2011) 
METODOLOGIA ANALÍTICA 
CROMATOGRAFIA IÔNICA – Cloretos, Nitratos e Sulfatos 
 
 
ESPECTROFOTOMETRIA UV-VÍSIVEL - Amônio 
 
 
FOTOMETRIA DE CHAMA – Sódio 
 
 
ICP-OES – Cálcio, Magnésio e Potássio 
DEPOSIÇÃO APENAS ÚMIDA 
 
PADRÃO DE REFERÊNCIA – Chuva Artificial Rain 97 
Environnement Canada 
 
Profa.Elizabeth da Rocha Couto 
Fonte: Couto (2011) 
METODOLOGIA ANALÍTICA 
CROMATOGRAFIA IÔNICA – Cloretos, Nitratos e Sulfatos 
 
 
ESPECTROFOTOMETRIA UV-VÍSIVEL - Amônio 
 
 
FOTOMETRIA DE CHAMA – Sódio e Potássio 
 
ÁCIDOS FORTES, SAIS E AMÔNIA 
 
PADRÃO DE REFERÊNCIA – Chuva Artificial Rain 97 
Environnement Canada