Recursos Atmosféricos

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Introdução a Engenharia 
Ambiental 
Eng. Vinicius Braga Pelissari 
Recursos Atmosféricos 
Composição da Atmosfera Terrestre 
Outros Gases 
Neônio, Criptônio, 
Hidrogênio, 
Metano, Dióxido de 
Nitrogênio 
Outros Componentes 
Vapor d‟água, Cristais 
de Sal, Material 
Particulado Orgânico 
e Inorgânico 
• Os gases tem papel fundamental nas reações químicas que ocorrem na 
atmosfera – Química da Atmosfera;‟ 
 
• O vapor d‟água e as partículas sólidas em suspensão (núcleos 
higroscópios) no ar tem fundamental importância no ciclo hidrológico 
(fenômeno da coalescência). 
O Meio Atmosférico 
As Camadas da Atmosfera – Estratificação Térmica 
Troposfera: caracteriza-se pelo rápido 
decréscimo da temperatura com a altitude 
(0,65°C por 100m) e pelo intenso 
transporte vertical de contaminantes; 
Estratosfera: aumento da temperatura 
com a altitude e lento transporte vertical 
de contaminantes - Ozonosfera; 
Mesosfera: rápido decréscimo da 
temperatura (-90°C); 
Termosfera: Absorve baixos 
comprimentos de radiação (N2 e O). 
Importante para as telecomunicações. 
O Meio Atmosférico 
Variação da Pressão com a Altura na Atmosfera 
 
O Meio Atmosférico 
 
 
 
Movimentos de Grande Escala na ATM – Gradiente de Pressão 
 
 
 
O Meio Atmosférico 
Segundo a ABNT poluição do ar é a alteração da composição ou das 
propriedades do ar por toda e qualquer forma de matéria e/ou energia, 
estranha ou não a sua composição normal que possa ou venha a causar: 
- danos á saúde do homem, fauna, flora e materiais; 
- prejuízos a segurança, ao uso e gozo da propriedade, à economia e ao bem 
estar da comunidade. 
Substância µg/m3 ppm (em volume)
N2 8.95 10 780.900
O2 82.74 10 209.400
CO2 75.67 10 315
He 8.50 10
2 5,2
CH4 7.87 10
2 1,2
NOx 9.00 10
2 0,5
H2 4.13 10
1 0,5
sturavolumedami
antentavolumedeco
ppmãoConcentraç
min
)(
sturavolumedami
antetamassadocon
m
g
ãoConcentraç
min
)( 3
Poluição do Ar Atmosférico 
 
A ATM é um reator químico no qual uma grande quantidade de espécies é 
continuamente introduzida e removida numa grande ordem de escalas espaciais e 
temporais. 
 
Microescala meteorológica: Fenômenos ocorrem nas escalas de ordem até 100 m 
como, por exemplo, a dispersão atmosférica de contaminantes provenientes de 
chaminés ou de construções. 
 
Mesoescala meteorológica: Fenômenos ocorrem nas escalas de 10 a 100 Km, onde 
acontecem as brisas marinhas e terrestres, ventos de vales e montanhas e altas e 
baixas pressões migratórias. 
 
Macroescala meteorológica: Sinótica: fenômenos que ocorrem desde centenas a 
milhares de quilômetros (por exemplo: zonas de alta e baixa pressão e frentes frias). 
Global: fenômenos que ocorrem em escalas acima de 5 103km. 
Escalas de Poluição do Ar Atmosférico 
Escalas de Tempo e de Comprimento que ocorrem na ATM 
Escala local 
 
• Escala vertical do problema - 100 m 
• Escala de tempo- horas 
Escala Urbana 
 
• Escala vertical do problema - 2km 
• Escala de tempo- dias 
Escalas de Poluição do Ar Atmosférico 
Escalas de Tempo e de Comprimento que ocorrem na ATM 
Escala Regional 
 
• Escala vertical do problema: troposfera 
• Escala de tempo: meses 
Escala Continental 
 
• Escala vertical do problema: estratosfera 
• Escala de tempo: anos 
Escalas de Poluição do Ar Atmosférico 
Escalas de Tempo e de Comprimento que ocorrem na ATM 
Escala Global 
 
 Escala vertical do problema: atmosfera 
 Escala de tempo: décadas 
Escalas de Poluição do Ar Atmosférico 
Escalas de Tempo e de Comprimento que ocorrem na ATM 
Escalas de Poluição do Ar Atmosférico 
Os poluentes do ar são classificados em primários e secundários: 
 
Os primários são aqueles lançados diretamente na ATM (SO2; NOX; CO e 
particulados). 
 
Os secundários formam-se na ATM por meio de reações que ocorrem devido à 
presença de substâncias químicas e determinadas condições físicas. O SO3, 
formado pelo SO2 e O2 no ar, reage com o vapor de água produzindo o ácido 
sulfúrico (H2SO4). 
 
• compostos de enxofre (SO2, SO3, H2S, sulfatos); 
• compostos de nitrogênio (NO, NO2, NH3, HNO3, nitratos); 
• compostos orgânicos de carbono (hidrocarbonetos, cetonas, ácidos orgânicos); 
• monóxido de carbono e dióxido de carbono; 
• compostos halogenados (HCl, HF, cloretos, fluoretos); 
• material particulado (mistura de compostos no estado sólido ou líquido). 
Principais Poluentes do Ar 
Fontes Pontuais: São aquelas que, devido às pequenas dimensões da sua área 
de lançamento, podem ser considerados um ponto em relação às demais fontes e 
à região impactada (chaminés). 
 
Fontes Não Pontuais: São aquelas que têm uma superfície significativa em 
relação as demais fontes e à região impactada (pilhas de materiais; vias; solos 
descobertos). 
Principais Fontes Poluidoras 
Fontes Fixas X Fontes Móveis 
Principais Fontes Poluidoras 
Principais Fontes Poluidoras 
Principais Fontes Poluidoras do Ar 
Monóxido de Carbono (CO): Composto gerado principalmente nos 
processos de combustão de combustíveis fósseis (veículos). Combina-se com 
a hemoglobina do sangue, ocupando o lugar do oxigênio, causando morte 
por asfixia. A exposição prolongada pois produz efeitos nocivos nos sistemas 
nervoso central, cardiovascular, pulmonar e outros. 
 
Hidrocarbonetos: São gases e vapores de odor desagradável (similar à 
gasolina ou diesel), irritantes dos olhos, nariz, pele e trato respiratório 
superior (câncer), resultantes da combustão incompleta e evaporação de 
combustíveis. 
 
Óxidos de Nitrogênio (NOx): O dióxido de nitrogênio (NO2) é altamente 
tóxico ao homem, aumentando a susceptibilidade às infecções respiratórias. 
A principal fontes de óxidos de nitrogênio são os processos de combustão, 
além de serem gerados por processos de descargas elétricas na atmosfera. 
 
Efeito dos Poluentes 
Óxidos de Enxofre (SOx): São produzidos pela queima de combustíveis que 
contenham enxofre em sua composição. O dióxido de enxofre (SO2), mesmo 
em concentrações muito baixas, provoca espasmos passageiros dos músculos 
lisos dos bronquíolos pulmonares. Pode aumentar a incidência de rinite, 
faringite e bronquite. 
 
Dióxido de Carbono (CO2): principal composto resultante da combustão de 
combustíveis fósseis e de outros materiais combustíveis que contenha 
carbono. O CO2 é um dos responsáveis pelo efeito estufa. 
 
Efeito dos Poluentes 
 
Material Particulado (MP): São as partículas de material sólido e líquido 
capazes de permanecer em suspensão, como é o caso da poeira, fuligem, 
partículas de óleo e pólen. O MP pode ser classificado, de acordo com o 
tamanho das partículas em: partículas totais em suspensão (PTS) e partículas 
inaláveis. As partículas totais em suspensão são, a grosso modo, todas as 
partículas menores do que 100 microns (um mícron é a milésima parte do 
milímetro). As partículas inaláveis podem ser classificadas como PM10 e 
PM2,5. As partículas inaláveis causam irritação nos olhos e garganta, 
reduzindo a resistência às infecções, provocando doenças crônicas. 
Efeito dos Poluentes 
EXERCÍCIOS 
 
1) Explique como os movimentos de massa horizontal e vertical ocorrem na ATM. 
 
2) Quais os tipos de fontes de poluição atmosférica? Dê exemplo. 
 
3) Diferencie poluente primário de poluente secundário. 
 
4) Dentro da descrição e classificação de poluentes, suas fontes e efeitos que 
possam causar a saúde dê exemplos dos seguintes compostos: a - H2S; b - H2SO4; 
c - NH3; d – Nox; e - CO2. 
 
5 - Com relação a material particulado, relacione o tamanho da partículacom o 
impacto que a mesma poderá causar na saúde humana desde partículas grossas a 
partículas ultrafinas. 
 
6 – Explique as escalas de tempo e comprimento da poluição do ar. 
Recursos Atmosféricos 
Efeito Estufa 
 
• Processo natural responsável por manter a temperatura média do planeta 
próxima dos 15°C em virtude da presença dos chamados “gases estufa” (CO2, 
metano, óxido nitroso, CFC, ozônio, etc.). 
 
• A emissão de gases em grande quantidade pelo homem aumenta a quantidade 
de energia mantida na ATM devido a absorção do calor refletido ou emitido pela 
superfície do planeta, o que provoca a elevação da temperatura da Terra (ATM 
natural x gases estufa). 
 
• Supõe-se que, além de provocar modificações climáticas, o aquecimento da 
terra pode causar a elevação do nível dos oceanos, afetando todas as formas de 
vida. 
Poluição Global 
Efeito Estufa 
Poluição Global 
Na ECO-92 e Kyoto-97 foi desenvolvido o “Clean Development Mechanism – 
CDM visando a diminuição dos gases estufa (controle do efeito estufa). 
 
• Os países industrializados, por meio de compensação financeira a países 
específicos em vias de desenvolvimento, ganham créditos para ultrapassar suas 
cotas de emissão estabelecidas (1ton de carbono custará entre US$ 10 a US$ 100); 
 
• Os recursos recebidos pelos países em desenvolvimento devem ser, 
obrigatoriamente, aplicados em projetos que promovam o “seqüestro de carbono” 
da atmosfera com a promoção de reflorestamentos. A madeira produzida não 
poderá ser utilizada como lenha nem em qualquer outra forma de combustão para 
evitar o retorno do carbono seqüestrado a ATM; 
 
• Os países em desenvolvimento deverão emitir os “Certificados de Redução de 
Emissão de Carbono” para serem negociados com os países industrializados. 
Efeito Estufa 
Poluição Global 
Camada de Ozônio 
 
• A camada de ozônio (O3) da ATM situa-se entre quinze e cinqüenta quilômetros de 
altitude, ela tem a capacidade de „filtrar‟ as radiações solares, impedindo que grande 
parte das radiações ultravioleta chegue até a superfície do solo. 
O O3 presente funciona 
como um atenuador da 
radiação ultravioleta, 
utilizando a energia desse 
tipo de radiação nas 
reações químicas 
Associadas aos processos 
de formação e destruição 
dele mesmo. 
Poluição Global 
• Os países desenvolvidos já estão se mobilizando no sentido de diminuir o uso 
de CFCs. O principal evento neste caminho, foi o „Montreal Protocol on 
Substances that Deplete the Ozone Layer‟ (UNEP 1987), onde foi assinado um 
documento por vários países e estabeleceu um cronograma para diminuir o uso 
de CFC no mundo. 
 
• Os países desenvolvidos são responsáveis pelo uso de 67% do CFCs a nível 
mundial. Em 1990 uma nova reunião em Londres decidiu pela eliminação total 
dos CFCs até o ano 2000 nos países desenvolvidos e 2010 nos subdesenvolvidos. 
Entretanto, isso não se verificou até o presente. 
Camada de Ozônio 
Poluição Global 
• Os gases nitrogenados e sulfonados produzidos por uma série de atividades da 
sociedade moderna reagem com o vapor d‟água na atmosfera produzindo ácidos 
(nítrico e sulfúrico). Esses, por sua vez, precipitam-se nos solos pela ação da chuva. 
 
- considera-se ácida a chuva que apresenta pH inferior a 5,6; 
 
- chuvas em regiões industriais da Europa e EUA chegam a apresentar pH da 
ordem de 3; 
 
- na região amazônica já se verificam chuvas com pH de 4,7 devido à formação 
de ácido sulfídrico proveniente da oxidação do H2S produzido nos alagados da 
região ou à formação de ácidos orgânicos (fórmico e acético) na queima da 
biomassa. 
Chuva Ácida 
Poluição Global 
Problemas ocasionados pela chuva ácida 
• Perdas de produtividade na agricultura provenientes 
da acidificação de solos; 
 
• Acidificação da água, principalmente em lagos e 
reservatórios para o abastecimento e produção de 
energia elétrica; 
 
• Destruição de obras civis e monumentos. 
 
• A chuva ácida deixa de ser local para ser global 
quando emissões de uma determinada região 
podem gerar deposições ácidas em outras (conflitos 
internacionais). Estima-se que 50% da chuva ácida 
do Canadá provem dos Estados Unidos. 
Chuva Ácida 
Poluição Global 
Os problemas de poluição local são formados por episódios críticos de poluição 
em cidades e dependem dos poluentes que são gerados e das condições 
climáticas existentes para sua dispersão (smog industrial e fotoquímico). 
• Smog é um termo que combina as 
palavras “smoke” e “fog” (fumaça 
e neblina). 
 
• O smog ocorre quando a poluição 
ocorre em combinação com gotículas 
de vapor de água. 
Poluição Local 
Smog Industrial 
 
• É típico de regiões frias e úmidas. Os picos de concentração ocorrem 
exatamente no inverno, em condições climáticas adversas para a dispersão dos 
poluentes. 
 
• Esse tipo de smog predomina em regiões industriais onde é intensa a queima de 
óleo. Seus principais componentes são o SO2 e o material particulado. 
smog industrial x inversão térmica 
Poluição Local 
Smog Fotoquímico 
 
• É típico de regiões ensolaradas, quentes, de clima seco. O principal agente 
poluidor são os veículos que geram uma série de poluentes (NOx, CO). 
 
• Esses gases sofrem várias reações na Atmosfera por efeito da radiação solar 
(fotoquímico), formando novos compostos. Sua principal característica é a cor 
avermelhada/marrom e seu pico de concentração ocorre por volta das 10 ou 12 
horas. 
Poluição Local 
• Perfil térmico (adiabático) da atmosfera tem relação direta com a 
capacidade de dispersão de poluentes por mistura vertical; 
Gradiente de Temperatura Adiabático Seco = -1°C por 100m de altura 
• Quando a temperatura da ATM 
diminui mais rápido que a 
adiabática, ela é dita 
superadiabática. Se um poluente for 
lançado numa certa altitude, a 
tendência é que ele passe para uma 
outra altitude, afastando-se da 
posição inicial. Essa é a condição 
desejada por dispersar rapidamente 
os poluentes. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
 
• Se a temperatura da ATM diminui 
mais lentamente do que a adiabática, é 
dita subadiabática, e nesse caso ela 
tende a permanecer estável. Esta 
situação não proporciona a mistura 
vertical, dada a estabilidade do ar, 
diminuindo o potencial de dispersão 
da ATM; 
 
• O caso extremo é quando a 
temperatura da ATM aumenta com a 
altitude (inversão térmica). Neste caso 
a ATM é extremamente estável 
(poluição aumenta). 
Dispersão de Poluentes na ATM 
As inversões térmicas ocorrem na 
sua maioria por dois mecanismos: 
por radiação e por subsidência. 
 
• Inversão por Radiação: ocorre na 
maioria das vezes no inverno. A 
inversão ocorre em altitudes da 
ordem de 100m. Esse tipo de 
inversão não ocorre em dias 
nublados. 
 
Dispersão de Poluentes na ATM 
 
• Inversão por Subsidência: ocorre em 
altitudes maiores e dura alguns dias. 
Deve-se ao fenômeno de subsidência 
(correntes de ar descendentes) 
formado pela diferença de pressão 
existente entre grandes massas de ar 
que se deslocam na ATM. As zonas 
propícias para a formação dessas 
correntes verticais descendentes 
localizam-se próximas as latitudes de 
30° norte e sul. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
O estudo de como o meio atmosférico transporta e dispersa os 
poluentes nele lançados está relacionado com o estudo da pluma de 
poluentes emitidos por uma chaminé. 
 
Desprezando-se as diferenças de densidades entre os poluentes e o ar, 
a velocidade de saída dos poluentes da chaminé e a sedimentação dos 
poluentes (MP), a forma da pluma de poluentes emitidospor uma 
chaminé pode ser classificada de acordo com o perfil de temperatura 
da atmosfera: 
Dispersão de Poluentes na ATM 
A pluma do tipo looping ocorre numa situação em que o perfil térmico é 
superadiabático (dias claros com muita insolação - muita turbulência). Os 
turbilhões (eddies) dispersam rapidamente a nuvem de poluição. Locais 
próximos a fonte podem ocorrer altos índices de poluição 
Dispersão de Poluentes na ATM 
A pluma conning ocorre quando o perfil é subadiabático (dias 
nublados e com ventos moderados). Sua dispersão é menor que o da 
pluma looping. Provoca o aumento da concentração de poluentes 
nas proximidades do solo, em locais bem distantes da fonte. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
A pluma fanning ocorre quando toda a massa de poluentes está contida 
numa camada de inversão. A mistura vertical quase inexiste devido a 
estabilidade do ar. A mistura horizontal é também muito pequena devido a 
falta de ventos. Não provoca grandes concentrações em baixas altitudes. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
A pluma lofting ocorre quando 
o lançamento dos efluentes é 
feito acima da camada de 
inversão. Ocorre ao anoitecer, 
quando a inversão por radiação 
se inicia. 
 
A pluma fumigation ocorre 
pela quebra da inversão por 
radiação, dura 30 a 60 minutos. 
 
Dispersão de Poluentes na ATM 
 
A pluma trapping ocorre quando os poluentes ficam retidos entre duas 
camadas de inversão. 
 
• No geral, chaminés localizadas em locais de clima quente e seco irão 
exibir comportamento looping ao entardecer e, dependendo da sua altura, 
lofting ou fanning nas primeiras horas da manhã. Em clima úmido e dia 
nublado pode gerar condições para a pluma conning. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
Além dos processos de mistura em função da turbulência vertical (temperatura), 
ocorre o transporte horizontal, que depende do movimento dos ventos (advecção). O 
movimento dos ventos depende de forças de pressão, da força de coriolis e de 
forças de atrito. 
Dispersão de Poluentes na ATM 
A legislação brasileira de qualidade do ar segue muito de perto as leis 
norte-americanas elaboradas pelo Environmental Protection Agency – 
EPA (National Ambient Air Quality Standart – NAAQS). 
Padrões de Qualidade do Ar 
Padrões de Qualidade do Ar 
Nível de Atenção: decréscimo da resistência física e significativo 
agravamento dos sintomas em pessoas cardíacas; pessoas idosas ou com 
doenças cardíacas devem reduzir as atividades físicas e permanecer em 
casa. 
Padrões de Qualidade do Ar 
Nível de Alerta: aparecimento prematuro de certas doenças, além de 
significativo agravamento de sintomas. Decréscimos da resistência física 
em pessoas saudáveis; idosos e pessoas com enfermidades devem 
permanecer em casa e evitar esforço físico. A população em geral deve 
evitar atividades exteriores. 
Padrões de Qualidade do Ar 
Nível de emergência: morte prematura de idosos e pessoas doentes. 
Pessoas saudáveis podem acusar sintomas adversos que afetam sua 
atividade normal; todas as pessoas devem permanecer em casa, mantendo 
as portas e janelas fechadas. Evitar o tráfego. 
Padrões de Qualidade do Ar 
Formas de Controle da Poluição do Ar 
 
- Melhorar a eficiência dos sistemas de combustão; 
 
- Substituir o combustível fóssil por outras fontes de energia; 
 
- Queimar carvão liquefeito ou gaseificado em vez do carvão sólido; 
 
- Desestimular o uso do automóvel particular e incentivar o uso do transporte 
coletivo público; 
 
- Implementar dispositivos nos veículos de transporte a fim de diminuir a 
emissão do MP e; 
 
- Remover o MP da fumaça emitida pelas chaminés. 
Controle da Qualidade do Ar 
 
- Precipitadores eletrostáticos: remove até 99,5% da massa total de 
particulado, sem remover partículas finas; 
 
- Filtros de manga ou de tecido: remove até 99,9% de particulado, incluindo 
partículas finas; 
 
Equipamentos de Controle da Poluição 
 
- Separador ciclônico: remove de 50 a 90% de partículas grandes, mas 
muito pouco do material médio e fino; 
 
- Lavadores de gás: remove até 99,5% de particulado, mas não o material 
fino. Remove de 80 a 95% de SO2. 
Equipamentos de Controle da Poluição 
EXERCÍCIOS 
 
7) Explique o que é a destruição da camada de ozônio associada com as reações que 
ocorrem entre o ozônio e os gases lançados na atmosfera. 
 
8) Explique o que é efeito estufa. Em que condições ele pode ser considerado 
maléfico? Quais são os mais conhecidos “gases estufas”? 
 
9) Contextualize o termo “Crédito de Carbono”. 
 
10) A contaminação de ambientes internos também é considerada um tipo de 
poluição ambiental. Quais as características desse tipo de poluição? 
 
11) Explique como o gradiente de temperatura da ATM relaciona-se com a 
dispersão dos poluentes. 
 
12) O que é inversão térmica. 
Recursos Atmosféricos