Lista química ambiental

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Lista de Exercícios 
 
 
1) O que significa um poluente primário e um poluente secundário? Dê exemplos. 
Os poluentes atmosféricos são geralmente classificados como primários ou secundários. Poluentes primários são os 
contaminantes diretamente emitidos pelas fontes para o meio ambiente, como no caso dos gases de automóveis (CO, fuligem, 
óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, hidrocarbonetos, aldeídos entre outros). Já os poluentes secundários resultam de reações 
dos poluentes primários com substâncias presentes na camada baixa da atmosfera e frações da radiação solar, como, por exemplo, 
a decomposição de óxidos de nitrogênio pela radiação ultravioleta oriunda do sol na formação de ozônio e nitratos de peroxiacetila. 
2) Em termos gerais, o que significa smog fotoquímico? Quais são as espécies químicas iniciais 
desse processo? Quais os principais produtos das reações? Por que a luz solar é 
necessária? 
Smog fotoquímico é a poluição do ar, sobretudo em áreas urbanas, por ozônio troposférico e outros compostos originados 
por reações fotoquímicas, reações químicas causadas pela luz solar. O efeito visível disto é uma camada roxa acinzentada na atmosfera. 
O smog fotoquímico é formado quando hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio, e oxigênio atmosférico interagem sob a influência da 
radiação ultravioleta solar quando o ar está em uma condição estagnada. Os principais produtos são H2O2, peróxidos orgânicos, 
nitratos de peroxiacilos e, como já foi citado, o ozônio. A luz solar é necessária na decomposição do NO2 em NO e O; estes dois 
compostos formados, então, reagem com os compostos já presentes na atmosfera. 
3) Qual é o processo de reação química pela qual NO térmico é produzido? Quais são as duas 
principais fontes que originam a maioria de NO urbano? O que significa o termo NOX? 
O NO térmico é proveniente da oxidação do nitrogênio do ar em altas temperaturas. 
N2 + O → NO + N 
N + O2 → NO + O 
N + OH → NO + H 
As principais fontes do NO é o oxigênio atômico que ataca as moléculas de N2, o outro, são os radicais livres, como o CH, 
derivados da decomposição de combustíveis. 
O termo NOX se refere a somatória NOX = NO + NO2. 
4) Descreva as estratégias usadas na tentativa de redução dos níveis de ozônio urbano? Que 
dificuldades foram encontradas nestes esforços? 
As estratégias usadas para redução do ozônio partem inicialmente da avalição e monitoramento desse composto, como também a 
limitação do trafego de veículos durante os episódios de smog. A dificuldade encontrada é que não há um acordo que estabeleça uma 
padronização entre os estados afetados e a OMS. Outra dificuldade é que em virtude de poluentes primários e secundários serem 
transportados a longas distâncias pelas correntes de ar, muitas áreas que produzem apenas emissões esporádicas encontram-se 
sujeitas a casos regulares de alto nível de ozônio troposférico e a outros oxidantes smog. 
5) Discuta a formação de ozônio usando o gráfico abaixo. Consulte o livro Química ambiental C 
Baird e M Cann p. 128-130. 
 
 
A formação de ozônio quando a concentração de COV é alta é limitada pelo NOX, quimicamente, condições limitantes de NOX 
ocorrem quando, devido a altas concentrações de reagentes COV, uma quantidade abundante de radicais livres HOO. e ROO. São 
produzidos, os quais oxidam rapidamente as emissões de NO a NO2: HOO
. + NO → OH + NO2. 
O dióxido de nitrogênio então se decompõe fotoquimicamente para produzir os átomos de oxigênio livres que reagem como O2 para 
gerar O3. 
Nas regiões do gráfico onde as concentrações em ppm de NOX são altas e as concentrações de COV em ppm são baixas, o 
radical OH., sob tais condições, tende a reagir com o NO2, assim, uma quantidade menor desse último estará disponível para iniciar a 
reação com mais COVs: OH. + NO2 → HNO3. 
Consequentemente, a diminuição da concentração de NOX produzirá mais ozônio, e não menos, uma vez que o OH estará disponível 
para reagir com COVs. 
6) Quais são as principais fontes antropogênicas do dióxido de enxofre? Descreva as estratégias 
pelas quais as emissões podem ser reduzidas. 
A maior parte do SO2 é produzia por vulcões e pela oxidação de gases sulfurados produzidos pela decomposição de plantas. 
Uma das estratégias para a redução de SO2 é a metade ou mais do enxofre ser aprisionado na forma de “inclusões” na capacidade 
mineral do carvão, se o carvão é pulverizado antes da combustão este tipo de enxofre pode ser removido por meios mecânicos. O 
enxofre também pode ser reduzido em produtos como a gasolina, porém, em pequenas quantidades. Na forma de gás o SO2 é removido 
por meio de uma reação ácido-base entre o gás e CaCO3 ou CaO na forma de sólidos úmidos. 
7) Qual é a diferença entre deposição seca e úmida? 
Decomposição seca é o processo em que produtos químicos não aquosos são depositados em sólidos e líquidos quando o ar 
que os contém entra em contato com as superfícies e os deposita como poluentes. O processo de decomposição úmida abrange a 
transferência de poluentes para a superfície da terra pela chuva, neve ou neblina, ou seja, por soluções aquosas. 
8) Defina o termo aerossol e PM10 e PM2,5 . Quais são as origens usuais desses dois tipos de 
partículas atmosféricas? Qual a sua importância para o estudo ambiental? 
Aerossol: suspensão de partículas sólidas, ou mais freq. líquidas, num meio gasoso. 
O PM é uma mistura de partículas muito pequenas, cerca de cinco vezes mais finas que um fio de cabelo ou mesmo que 
gotículas de substâncias líquidas. Essas partículas podem ser dos mais diversos materiais, como compostos químicos orgânicos, 
ácidos, como sulfatos e nitratos, metais, e até mesmo poeira. O PM2,5 é formado por partículas cujo tamanho chega até 2,5 micrômetros, 
pode ser encontrado em nevoeiros e na fumaça. Já o PM10, com partículas de tamanho entre 2,5 e 10 micrômetros, pode ser encontrado 
em regiões próximas a indústrias. 
As principais fontes de PM2,5 são, em ordem decrescente, a poeira, a queima de combustíveis, os veículos automotores. O 
mesmo pode ser dito para as fontes de PM10, com a adição da agricultura. 
Estudos apontam para outros problemas gerados pelo PM. Um desse trabalhos atesta o aumento na densidade das nuvens, 
dificultando a entrada da luz solar na atmosfera, criando um processo conhecido como forçamento radiativo. Isso causaria outros 
impactos ambientas como a diminuição da frequência de precipitações e a chuva ácida. 
As pequenas partículas e gotículas presentes no material particulado, principalmente no PM2,5, são responsáveis por uma série 
de problemas de saúde. Estudos apontam para diversas doenças causadas por contaminação por PM. Entre os problemas eles estão 
a morte prematura de cardíacos, problemas do coração como ataques cardíacos e arritmia cardíaca. Ainda há relatos de 
desenvolvimento de asma em crianças e outros problemas relacionados ao sistema respiratório, como irritação das vias aéreas, tosse e 
dificuldade de respiração. 
 
9) Escreva uma equação balanceada ilustrando as reações que ocorrem entre uma molécula de 
gás amônia e (a) uma molécula de gás ácido nítrico, e (b) uma molécula de ácido sulfúrico. 
(a) NH3 + HNO3 → NH4NO3 
(b) 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 
10) Quais são as unidades de concentração usuais para os particulados em suspensão no ar? 
Qual a massa de SO2 presente em 1,0 litro de ar com composição de 45 ppb em SO2? 1,3 x 
10-7 g 
11) Discuta a relação entre particulados da atmosfera e neblina. 
A neblina é um fenômeno atmosférico causado pela condensação da umidade presente no ar na forma de vapor. A formação de 
neblina é afetada pelas partículas presentes na atmosfera, pois, essas partículas agem como núcleos para a formação de cristais de 
gelo e gotículas de água; isso resulta em um aumento na umidade do ar e, consequentemente, um aumento na neblina. 
12) O que é chuva ácida? Quais são os ácidosque predominam na chuva de uma metrópole 
como São Paulo? 
Muitos dos óxidos originados de compostos sulfonados/nitrogenados que entram na atmosfera são convertidos em ácidos. 
Quando combinados ao HCl causam precipitação ácida. A precipitação tornada ácida por ácidos mais fortes que CO2(aq) é comumente 
chamada chuva ácida; o termo se aplica a todos os tipos de precipitação aquosas ácidas, incluindo, neblina, neve, granizo e orvalho. Os 
principais ácidos que predominam em metrópoles são o H2SO4 e o HNO3. 
13) Usando equações químicas, explique como a chuva ácida é neutralizada pelo calcário 
(CaCO3) que é usualmente utilizado como corretor de solo. 
2H+ + CaCO3(s) → Ca2+ + CO2(g) + H2O 
14) Descreva os efeitos da precipitação ácida sobre (a) solo que contem Al2O3(s) (íon alumínio 
solúvel é fito tóxico); (b) na água de um reservatório com uma grande população de peixes, e 
(c) nas árvores. 
(a) A precipitação ácida libera o íon Al3+ do solo. Esse íon é solúvel e contribui para a acidez do solo (reage com H2O, formando 
H+). Além disso, o cátion Al3+ é fitotóxico. 
(b) A chuva ácida pode acidificar a água de um reservatório e isso pode causar efeitos tóxicos na flora e na fauna. Por exemplo, se 
um lago é mais ácido do que deveria, os peixes que o habitam perdem íons e fluídos do sangue que podem fazer com que sua 
pele se rompa, matando-os. 
(c) As árvores são danificadas pela precipitação ácida de várias maneiras: a superfície de suas folhas é rompida e nutrientes são 
perdidos, tornando as árvores mais susceptíveis a gelo, fungos e insetos; o crescimento das raízes torna-se mais lento e 
menos nutrientes são transportados. 
15) Liste algumas razões importantes que explicam por que as partículas grossas são 
usualmente menos danosas à saúde humana que as partículas finas. 
? 
????????????? !!!?!?!?!? Como eu devia saber disso arnaldooooo!!!!!!??????? 
16) Quais são as principais fontes formaldeído no ar interior de ambientes como um escritório? 
Quais são seus efeitos? 
As principais fontes de formaldeído em um ambiente fechado são tintas, vernizes e produtos de limpeza. O formaldeído, em 
altos níveis, pode ser irritantes para o trato respiratório e olhos, bem como para a pele. Além disso, o formaldeído é um provável 
carcinogênico humano. 
 
17) (a) Estima-se que a massa total de carbono contido em combustíveis fósseis e queimado no 
mundo de 1750 a 2000 seja de 2,77 x 1014 kg C. A quantidade de carbono liberada como CO2 
pela expansão agrícola e o desmatamento nesse período é estimado em 1,31 x 1014 kg. A 
concentração de CO2 na atmosfera em 2000 era de 360 ppm, correspondendo a uma massa 
total de 7,75 x 1014 kg C. Se a concentração de CO2 em 1750 fosse de 280 ppm, calcule o 
porcentual de CO2 dessas duas fontes que permaneceu na atmosfera no período de dois 
séculos e meio. 
(b) O estudo de plantas indica que a produção primária líquida (NPP, do inglês, net primary 
production) de carbono orgânico por fotossíntese pode aumentar com o crescimento na 
concentração de CO2 na atmosfera. Considere que o aumento de NPP na biosfera equivale a 
0,27 do aumento percentual de CO2 atmosférico. Considerando que o NPP global da biosfera 
é atualmente estimado em 1,10 x 1014 kg C/ano, estime quanto mais carbono está sendo 
absorvido por ano em NPP, ao compararmos com a quantidade que seria absorvida caso a 
concentração de CO2 atmosférico fosse igual a 280 ppm. 
 
18) Estima-se que a quantidade de CH4 emitida anualmente seja de 25 a 50 vezes maior do que 
a quantidade de N2O emitida anualmente, mas que a concentração atmosférica de CH4 seja 
apenas seis vezes maior. Como se explica isso? 
O CH4 é mais reativo que o N2O, de forma que ele reage com radicais HO ou com átomos de oxigênio, produzindo poluentes 
secundários. 
19) (a) Por que o radical hidroxila é um componente tão importante na atmosfera? 
O radical hidroxila reage rapidamente com hidrocarbonetos para formar radicais alquilas, que 
por sua vez, são muito reativos e que quando reagem com átomos de oxigênio formam 
radicais peróxidos. Além disso, o radical hidroxila pode reagir com outros compostos 
presentes na atmosfera, como, por exemplo, o NO2 e o SO2, formando ácido nítrico ou 
HOSOO., respectivamente. 
CH4 + HO. → H2C. +H2O 
HO. + NO2 + M → HNO3 + M 
HO. + SO2 → HOSOO. 
 (b) Como ele é gerado? 
NO2 + hv → NO + O 
CH4 + O → H3C. + HO. 
20) Considere que a concentração de material particulado suspenso em uma atmosfera poluída é 
de 170 g/m3. O material particulado contém sulfato e hidrocarbonetos adsorvidos que 
constituem 14% e 19% do peso, respectivamente. Uma pessoa respira, em média, 8.500 litros 
de ar diariamente e retém nos pulmões 50% das partículas menores de 1 m de diâmetro. 
Quanto sulfato e hidrocarboneto é absorvido pelos pulmões em um ano, se 75% da massa 
particulada está contida em partículas maiores de 1 m? 
 
21) Considere os seguintes poluentes atmosféricos, SO2, NOX, CO2 e HCOH, e forneça as 
seguintes informações: (1) efeitos ambientais; (2) efeitos à saúde humana; (3) principais 
fontes; (4) reações atmosféricas; e (5) tempo de vida atmosférico. 
 
 SO2 NOX CO2 HCOH 
Efeitos 
ambientais 
Influencia a adequação do 
habitat para as comunidades 
de plantas, bem como a vida 
animal. As emissões de 
dióxido de enxofre são 
precursoras da chuva ácida e 
partículas atmosféricas. 
 
Efeitos à saúde 
humana 
Gás irritante para as 
mucosas dos olhos e vias 
respiratórias em 
concentrações elevadas, 
pode provocar efeitos agudos 
e crónicos na saúde humana, 
como agravar problemas 
cardiovasculares. 
 
Principais fontes Atividades industriais, 
queimas de óleos, 
combustíveis de veículos. 
Atividades industriais e 
queima de 
combustíveis de 
veículos. 
Combustíveis. Postos de gasolinas e 
combustíveis. 
Reações 
atmosféricas 
 2NO2 +  H2O → 
HNO2 + HNO3 
4NO + 3 O2 + 2  H2O → 
4HNO3 
4NO2 + 2H2O + O2 → 
4HNO3 
 
Tempo de vida 
atmosférico 
1-4 dias 1 dia 4 anos 1 dia 
 
 
22) Descreva a contribuição dos carros movidos a etanol à poluição do ar, destacando os quatro 
poluentes citados no problema 20. Faça o mesmo com a queima de combustível de fonte 
estacionária que queima óleo combustível rico em componentes sulfurados. 
Após a combustão, as partículas do álcool se transformam em CO2 ou não sofrem reação, ou seja, não liberam toxinas no ambiente; 
o ciclo do plantio da cana-de-açúcar, a matéria prima do etanol brasileiro, praticamente neutraliza as emissões de CO2 para a atmosfera. 
23) Qual a importância da síntese de amônia em larga escala para a humanidade? Quais as 
consequências ambientais resultante da síntese? 
A síntese de amônia é muito relevante para a sociedade em nível global por se tratar da produção de uma das matérias-primas mais 
requisitadas pela fabricação de diversos compostos, como, fertilizantes, detergentes com amoníaco, náilon, explosivos, entre outros. O 
fato da amônia ser matéria-prima de fertilizantes é o principal fator que a torna tão importante; caso não fossem produzidos os 
fertilizantes, seria impossível para a produção de alimentos acompanhar o crescimento populacional. 
A consequência ambiental está no aumento de compostos nitrogenados. No solo, bactérias reagem com esses compostos e 
liberam N2O, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa; além disso, ocorre a erosão do solo. Outro problema é que grande parte do 
nitrogênio presente nos fertilizantes são consumidos e acabam em lagos ou reservatórios. O nitrogênio é um macronutriente e acaba 
por aumentar a eutrofização desses lagos e reservatórios, afetando assim a fauna e a flora.