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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
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