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UNIVERSIDADE DE SOROCABA Prof. Fabíola Ribeiro Aula 2 1 A CRISE AMBIENTAL 2 3 POPULAÇÃO RECURSOS NATURAIS POLUIÇÃO 4 POPULAÇÃO 5 A CURVA DE CRESCIMENTO EXPONENCIAL DA POPULAÇÃO População mundial: projeção ONU out/2011 - 7 bilhões de pessoas A população mundial aumenta em 77 milhões/ano Em 2050 a terra terá 8,9 bilhões de habitantes crescendo num ritmo anual de 0,3% e não nos atuais 1,25% (ONU) Pressão enorme sobre o ambiente: consumo de água, energia e alimentos – Thomas Malthus em 1798. Demanda em países desenvolvidos: 10 vezes mais energia, 13 vezes mais aço, 3 vezes mais cimento, 14 vezes mais papel, 8 vezes mais carne que a média de um habitante dos países em desenvolvimento. 6 AUMENTO DA POPULAÇÃO 7 População Mundial Ásia: 4,160 bilhões de habitantes – 60,2% China (21%) e Índia (17%) África: 1,031 bilhão de habitantes – 15,0% América: 934,3 milhões de habitantes – 13,5% Europa: 749,6 milhões de habitantes – 10,8% Oceania: 37,1 milhões de habitantes – 0,5% 8 A população total do Brasil em 2010 era de 190.755.799 habitantes quinta nação mais populosa do mundo, mais de 190 milhões de habitantes taxa de fecundidade: 1960 : 5,7 filho/mulher Atual: 2,3 filho/mulher. Densidade demográfica = 22.4 hab./km2 (2010) (abaixo da média mundial que é de 38 hab./km2). Em 1940 69% da população era rural. Em 1970 50% da população era rural. Em 1991 24% da população era rural. Em 2000 20% da população era rural (metade no Nordeste brasileiro). Em 2010 16% da população era rural Prognósticos: 2025 = 228 milhões hab. 2050 = 243 milhões hab. 9 10 11 Até época colonial – concentração na região litorânea Início séc. XX (industrialização + êxodo rural) – crescimento das cidades Década 40 – ( melhoria das comunicações e dos meios de transportes) - metropolização e concentração espacial da população Distribuição da população taxa de urbanização do Brasil 31,2% 36,2% 44,7% 55,9% 67,6% 75,6% 81,2% 1940 1950 1960 1970 1980 1991 2000 3 em 4 latino-americanos vivem em áreas urbanas 12 Grandes assentamentos urbanos concentram problemas ambientais, tais como: • poluição do ar, sonora e hídrica; • destruição dos recursos naturais; • desintegração e desigualdade social; • desemprego; • perda de identidade cultural e produtividade econômica; • ocupação desordenada e ilegal do solo; • falta de tratamento dos esgotos e de destinação final do lixo. 13 Nas metrópoles com grande concentração industrial: • Degradação ambiental; • Elevados índices de poluição; • Trânsito; • Enchentes; • Favelização; e • Assentamentos em áreas inundáveis, de risco e carentes em saneamento. 14 Metabolismo Urbano 15 Ocupam 2% superf. terrestre 40% população 40% déficit habitacional 90% favelas 45,3 milhões sem tratamento esgoto 26,4 milhões sem coleta esgoto 6 milhões sem abastecimento água potável 26 regiões metropolitanas Brasil consomem 75% recursos naturais História do homem na Terra: marca principal a alteração do equilíbrio dinâmico dos ecossistemas processo crescente de degradação ambiental Descoberta e o domínio de novas fontes primárias de energia bases para um rápido desenvolvimento tecnológico e crescimento populacional Demanda por recursos naturais e capacidade humana de alteração do ambiente crescimento desproporcional. 16 17 RECURSOS NATURAIS Recursos Naturais e Recursos Ambientais Recursos Naturais: recursos demandados pelo processo de desenvolvimento socioeconômico. A sociedade extrai do ambiente os recursos essenciais à sua sobrevivência. Recursos Ambientais: se refere não somente à capacidade da natureza em fornecer recursos físicos, mas também de prover serviços e desempenhar funções de suporte à vida. O ambiente é o meio de vida, de cuja integridade depende a manutenção de funções ecológicas essenciais à vida. 18 Recursos Naturais e Recursos Ambientais Conceito de “ambiente” oscila entre dois polos que são duas faces de uma mesma realidade Fornecedor de recursos Meio de vida Ambiente não se define “somente como um meio a defender, a proteger, ou mesmo a conservar intacto, mas também como potencial de recursos que permite renovar as formas materiais e sociais de desenvolvimento” (Godard, 1980, apud Sánchez, 2008) 19 RECURSOS NATURAIS Recurso natural: é qualquer insumo de que os organismos, populações e ecossistemas necessitam para sua manutenção (algo útil) Recursos naturais, tecnologias e economia interagem Necessidade da existência de processos tecnológicos para a utilização de um recurso Exemplos: Mg utilizado nas ligas de aviões – até pouco tempo não era explorado. álcool como combustível – antes da crise do petróleo (1973) apresentava custos extremamente elevados ante os custos de exploração do petróleo. 20 RECURSOS NATURAIS Assim na definição de recurso natural encontramos três tópicos relacionados: tecnologia, economia e meio ambiente. O fato de não se ter levado em conta o meio ambiente nas últimas décadas gerou aberrações tais como o uso de elementos/substâncias extremamente tóxicos como recursos naturais (Pb, Hg, CFCs...). 21 CLASSIFICAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS Recursos naturais: renováveis e não renováveis. Renováveis: depois de utilizados, ficam disponíveis novamente graças aos ciclos naturais - água, ar, energia eólica, biomassa. Não renováveis: uma vez utilizado, não pode ser reaproveitado minerais não energéticos: fósforo, cálcio, etc. minerais energéticos: combustíveis fósseis, Urânio 22 23 CLASSIFICAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS RECURSOS NATURAIS Um recurso renovável pode passar a ser não renovável taxa de utilização supera a máxima capacidade de sustentação do sistema Exemplo: Campo de pastagem comum utilizado coletivamente por alguns fazendeiros. Capim: recurso renovável (biomassa) Colocação do numero máximo de cabeças de gado nesse pasto Resultado: depleção de um recurso renovável a níveis que inviabilizam sua renovação 24 25 POLUIÇÃO POLUIÇÃO Resultado da utilização de recursos naturais pela população Poluição: alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera que cause ou possa causar prejuízo à saúde, à sobrevivência ou às atividades dos seres humanos e outras espécies ou ainda deteriorar materiais. No controle poluição: conceito de poluição está associado às alterações indesejáveis provocadas pelas atividades humanas 26 POLUIÇÃO Primeiras leis brasileiras que visavam a proteção ambiental tratavam principalmente de problemas relativos à “poluição” Poluição: condição do entorno dos seres vivos (ar, água, solo) que lhes possa ser danosa. Atividades que “sujam” o ambiente devem ser controladas para se evitar ou reduzir a poluição. 27 POLUIÇÃO Lei 997/76 Presença, lançamento ou liberação, nas águas, no ar ou no solo, de toda e qualquer forma de matéria ou energia com intensidade, em quantidade, de concentração ou com características em desacordo com as que forem estabelecidasem decorrência desta lei, ou que tornem ou possam tornar as águas, o ar ou o solo: I – impróprios, nocivos ou ofensivos à saúde; II – inconvenientes ao bem-estar público; III – danosos aos materiais, à fauna e à flora; IV – prejudiciais à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade. 28 CONTAMINAÇÃO Presença de substâncias tóxicas ou microrganismos patogênicos que prejudiquem a saúde do homem ou dos animais. CN, Pb, Cd, Cr, organoclorados, organofosforados, e microrganismos transmissores de doenças (diarréias, hepatite, leptospirose, esquistossomose...) 29 30 Resolução 001/86 do CONAMA: Qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultantes das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam: - a saúde, a segurança e o bem-estar da população; - as atividades sociais e econômicas; - a biota; - as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente; e - a qualidade dos recursos ambientais. Esse conceito se aproxima do conceito de poluição IMPACTO AMBIENTAL 31 Moreira, 1992: qualquer alteração no meio ambiente – em um ou mais de seus componentes – provocada pela ação humana ; Sachs (1993): impacto ambiental é a alteração da qualidade ambiental quando ocorre no meio ambiente por ação do homem; Canter, 1997: qualquer alteração no sistema ambiental físico, químico, biológico, cultural, e sócio-econômico que possa ser atribuída as atividades humanas relativas às alternativas em estudo para satisfazer as necessidades de um projeto . IMPACTO AMBIENTAL IMPACTO AMBIENTAL Pode ser causado por uma ação que implique em: Supressão de um elemento do ambiente vegetação, aterramento de mangue, escavações; Inserção de um elemento do ambiente introdução de uma espécie exótica, implantação de barragem. Sobrecarga além da capacidade suporte poluentes, redução do habitat 32 IMPACTO AMBIENTAL Possibilidade de ocorrerem impactos positivos é uma noção que devem ser bem assimilada. Exemplos: Criação de empregos: impacto social e econômico; Coleta e tratamento de esgotos: impacto sobre os componentes físicos e bióticos – melhoria da qualidade da água, recuperação do habitat aquático Substituição de uma caldeira a óleo pesado por uma caldeira e gás: impacto sobre os componentes físicos e bióticos – melhoria da qualidade do ar Um projeto típico trará diversas alterações, algumas negativas e outras positivas. A elaboração do estudo de impacto ambiental é exigida por lei devido às consequências negativas 33 IMPACTO AMBIENTAL Impacto positivo: resultante de uma simples relação de causa e efeito (deslocamento de uma população residente em palafitas para uma nova área adequadamente localizada e urbanizada) Impacto negativo ou adverso: quando a ação resulta em um dano à qualidade de um fator ou parâmetro ambiental (lançamento de esgoto não tratado) Impacto temporário - derramamento de petróleo Impacto permanente – derrubada de um manguezal 34 35 Impacto Ambiental: “QUALQUER MODIFICAÇÃO DO MEIO AMBIENTE, ADVERSA OU BENÉFICA, QUE RESULTE NO TODO OU EM PARTE, DAS ATIVIDADES, PRODUTOS OU SERVIÇOS DE UMA ORGANIZAÇÃO”. Meio ambiente: “CIRCUNVIZINHANÇA EM QUE UMA ORGANIZAÇÃO OPERA, INCLUINDO O AR, ÁGUA, SOLO, RECURSOS NATURAIS, FLORA, FAUNA, SERES HUMANOS E SUAS INTERLIGAÇÕES” IMPACTO AMBIENTAL NBR ISO 14001 36 NBR ISO 14.001: 2004 “Qualquer modificação do meio ambiente, adversa ou benéfica, que resulte, no todo ou em parte, das atividades, produtos e serviços de uma organização.” (item 3.4 da Norma). Segundo essa definição impacto é qualquer modificação ambiental, independente de sua importância. IMPACTO AMBIENTAL IMPACTO AMBIENTAL versus POLUIÇÃO Impacto ambiental substancialmente distinto de poluição; Enquanto poluição tem somente conotação negativa, impacto ambiental pode ser benéfico ou adverso (positivo ou negativo); Poluição se refere a matéria e energia (grandezas que podem ser medidas – padrões de emissão e qualidade); Exemplo: Barragens tem significativo impacto ambiental sem que seu funcionamento esteja associado à emissão de poluentes; A poluição é uma das causas de impacto ambiental, mas os impactos podem ser ocasionados por outras ações além do ato de poluir; Toda poluição causa impacto ambiental, mas nem todo impacto ambiental tem a poluição como causa. 37 POLUENTES Resíduos gerados pelas atividades humanas, causando impacto ambiental negativo – alteração indesejável Poluição: ligada à concentração, ou quantidade, de resíduos presentes no ar, na água ou no solo Controle da Poluição: definição de padrões e indicadores de qualidade que se deseja respeitar Ar: concentrações de CO, Nox, SOx, Pb, etc. Água (superficial e subterrânea) : concentração de O2, fenóis, Hg, pH, temperatura, etc. Solo: metais, compostos clorados, etc. 38 POLUENTES Possibilidade de medir a poluição e estabelecer padrões ambientais: permite a definição clara dos direitos e responsabilidades do poluidor , dos órgãos de controle ambiental e da sociedade. Necessários estudos científicos que definam a capacidade de assimilação do meio, estabelecendo os padrões ambientais. Padrões ambientais não são estáticos - constante evolução: fruto de pesquisas que tendem a aprofundar o conhecimento dos processos naturais, dos efeitos dos poluentes sobre o homem e os ecossistemas, e dos efeitos sinérgicos e cumulativos de diferentes poluentes. 39 FONTES POLUIDORAS PONTUAIS OU LOCALIZADAS Lançamento de esgotos sanitários e efluentes industriais Lançamento de efluentes gasosos industriais Disposição inadequada de resíduos DIFUSAS OU DISPERSAS Agrotóxicos e fertilizantes aplicados na agricultura e carreados pelas chuvas para rios, lagos e lençol freático Fontes pontuais podem ser identificadas e controladas mais facilmente Controle eficiente de fontes difusas é um desafio 40 FONTES POLUIDORAS Fontes pontuais e difusas 41 EFEITOS DA POLUIÇÃO LOCAL, REGIONAL ou GLOBAL Efeitos locais e regionais: ocorrem em áreas de grande densidade populacional ou atividade industrial Problemas de poluição do ar, da água e dos solos Efeitos espalham-se e podem ser sentidos em áreas vizinhas: conflitos intermunicipais, interestaduais e internacionais Efeitos globais Necessidade de esforço conjunto para conhecê-los e controlá- los de forma eficaz Contribuído para a sensibilização sobre as questões ambientais 42 Efeitos Globais Algumas substâncias emitidas em grandes quantidades podem causar efeitos danosos que ultrapassam os limites de uma cidade, ou mesmo de um país, caracterizando-se por um efeito global sobre os ambientes em todo o mundo Destacam-se: - Chuvas ácidas - Destruição da camada de ozônio - Mudanças climáticas 43 44 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA E DA ENERGIA LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA E DA ENERGIA Todo fenômeno que acontece na natureza necessita de energia para ocorrer Vida – requer matéria e energia Matéria – algo que ocupa um lugar no espaço Energia – capacidade de realizar de trabalho Quanto maior a capacidade de realizar trabalho melhor a qualidade da energia associada Um litro de gasolina tem alta qualidade energética. O calor, em baixas temperaturas, possui energia de baixa qualidade 45 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA E DA ENERGIA Sistema Natural – matéria e energia são conservadas Não se cria nem se destrói matéria nem energia Lei da Conservação da Massa Lei da Conservação da Energia – 1ª Lei da Termodinâmica 2ª Lei da Termodinâmica qualidade da energia sempre se degrada de maneiras mais nobre (maior qualidade) para maneiras menos nobres (menor qualidade) 46 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria Apenas é possível transformá-la de um forma em outra Tudo se realiza com a matéria que é proveniente do próprio planeta Retirada de material do solo, água e ar, Transporte e utilização desse material para elaboração do insumo desejado Utilização pela população Disposição na Terra em outra forma (pode ser reutilizado) 47 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA Explica a poluição – ar, água e solo Geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos Resíduos Indesejáveis a quem gerou Podem ser reincorporados ao meio para serem reutilizados RECICLAGEM Ocorre na natureza por meio dos ciclos biogeoquímicos: resíduos aproveitáveis de outra forma 48 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA Quando não existe equilíbrio entre consumo e reciclagem podem ocorrer consequências desastrosas ao meio ambiente Atualmente o mundo vive uma era de desequilíbrio Resíduos são gerados em ritmo maior que a capacidade de reciclagem do meio Revolução Industrial introduziu novos padrões de geração de resíduos Quantidades excessivamente maiores que a capacidade de absorção da natureza, e de maneira que ela não é capaz de absorver e reciclar (materiais sintéticos e não biodegradáveis) 49 Revolução Industrial: 1760 na Inglaterra Mudança de uma economia agrária para uma dominada pela indústria mecanizada • Caracteriza-se pelo uso de novas formas de energia, pela invenção de máquinas que aumentam a produção, pela divisão e especialização do trabalho, pelo desenvolvimento do transporte e da comunicação e pela aplicação da ciência na indústria 50 PIB - Produto Interno Bruto: indicador de crescimento econômico e da industrialização Quanto > PIB > maior pressão sobre o meio ambiente e os recursos naturais “Crescer por crescer, é a filosofia da célula cancerosa” Navio petroleiro Exxon Valdez naufragou nas costas do Alasca. Foi necessário contratar inúmeras empresas para limpar as costas, que elevou fortemente o PIB da região - Da destruição ambiental se elevou o PIB local. PIB calcula o volume de atividades econômicas e não se são úteis ou nocivas. 51 1ª LEI DA TERMODINÂMICA PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA A ENERGIA DO UNIVERSO É CONSTANTE (ΔE)sistema + ambiente = 0 A energia pode se transformar de uma forma em outra, mas não pode ser criada ou destruída Enunciado análogo à Lei de Conservação da Massa 52 1ª LEI DA TERMODINÂMICA O significado físico da energia é o de representar toda a energia de um sistema em um dado estado. Essa energia pode estar presente em diversas formas: energia cinética, energia potencial do sistema em relação a um sistema de coordenadas; energia associada com o movimento e posição das moléculas; energia associada com a estrutura do átomo; energia química (uma bateria, por exemplo); energia presente em um capacitor carregado; várias outras formas. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA As diversas formas de energia podem ser enquadradas, genericamente, em: Energia Cinética: energia que a matéria adquire em função de sua massa e velocidade A energia cinética total das moléculas de uma amostra de matéria é denominada energia calorífera Energia Potencial: energia armazenada na matéria em virtude da sua posição ou composição Energia armazenada nos combustíveis fósseis, nos alimentos, etc. é energia potencial 54 1ª LEI DA TERMODINÂMICA No estudo da termodinâmica é conveniente considerar-se separadamente as energias cinética e potencial, e admitir que as outras formas de energia do sistema sejam representadas por uma única forma de energia, que chamaremos de energia interna (U – associada ao estado termodinâmico do sistema). E = Energia Interna + Energia Cinética + Energia Potencial E = U + EC + EP 1ª LEI DA TERMODINÂMICA 56 Salto São Francisco-Paraná A energia potencial é a energia associada a um determinado corpo devido à posição que este ocupa. A água no alto do paredão tem maior energia potencial do que quando encontra-se embaixo. A energia cinética é a energia associada ao movimento deste corpo: água em movimento possui energia cinética; parada, não. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA 57 Usina Hidrelétrica Em uma hidrelétrica a energia potencial gravitacional da água é inicialmente convertida em energia cinética de translação da água, e posteriormente, em energia cinética de rotação da turbina, e em energia potencial elétrica, já no gerador. Como a eficiência nestes processo de transformação nunca é 100%, apenas uma parcela da energia inicialmente armazenada na forma potencial gravitacional acaba convertida em potencial elétrica. Uma parcela acaba sempre transformada em energia térmica. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA Verifica-se que: Determinada parte do sistema sofreu variação em sua energia total (transformação e perda de energia) Partes vizinhas também podem ter sofrido variações (absorção e transformação de energia) O conjunto formado por todas as partes não sofreu variação alguma (ΔE)sistema + ambiente = 0 58 1ª LEI DA TERMODINÂMICA Sistemas não isolados Trocam energia com o ambiente de muitos modos: colisão mecânica, condução de calor, radiação, corrente elétrica através de fios, campos eletromagnéticos estáticos campos gravitacionais 1ª LEI DA TERMODINÂMICA As avaliações do potencial energético do Planeta são otimistas Não levam em conta a energia necessária para a exploração, transporte e a transformação dos materiais Exemplo: petróleo, gás natural carvão e combustíveis naturais O potencial à disposição da humanidade deve ser quantificado em termos de energia líquida 60 1ª LEI DA TERMODINÂMICA Aplicação importante da 1ª Lei da Termodinâmica Como os seres vivos obtêm energia para viver Energia luminosa que chega aos seres vivos por meio de diversas transformações É absorvida pelos vegetais fotossintetizantes que a transformam em energia potencial nas ligações químicas de moléculas orgânicas complexas. Moléculas são quebradas, liberando a energia utilizada nas funções vitais dos seres vivos. 61 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Todo processo de transformação de energia dá-se a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, ou de menor qualidade Quanto mais trabalho se conseguir realizar com uma mesma quantidade de energia , mais nobre será esse tipo de energia Quantidade é preservada – 1ª Lei da Termodinâmica Qualidade é sempre degradada 62 2ª LEI DA TERMODINÂMICA POR QUE A QUALIDADE DA ENERGIA É SEMPRE DEGRADADA?Toda transformação de energia envolve sempre rendimentos inferiores a 100% Parte da energia disponível se transforma em uma forma mais dispersa e menos útil – em geral na forma de calor transferido para o ambiente 63 2ª LEI DA TERMODINÂMICA CONSEQUÊNCIA DA 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Todo corpo que possui uma forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua “entropia” baixa Entropia: grandeza termodinâmica que mensura o grau de irreversibilidade de um sistema 64 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Tendência: Aumento da dispersão de energia na forma de calor, destruindo a ordem inicial Necessário o fornecimento contínuo de energia para manter o sistema organizado. Num sentido amplo a segunda lei indica que todos os processos conhecidos ocorrem num certo sentido e não no oposto. 65 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Aplicação da 2ª Lei da Termodinâmica na obtenção de energia pelos seres vivos Energia radiante é absorvida pelos vegetais fotossintetizantes Passa por uma série de transformações que afetam sua qualidade Em cada transformação a energia útil torna-se menor – aumento da entropia Seres vivos incapazes de sintetizar seu próprio alimento têm a sua disposição uma quantidade total de energia inferior à disponível aos seres capazes de tal síntese 66 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Consequência Ambiental da 2ª Lei da Termodinâmica Energia dispersada será perdida para sempre Aumento da entropia – desordem dos sistemas locais, regionais e globais Tendência da globalização da poluição Necessárias medidas para conter a evolução da desordem (entropia) Exemplo: chuvas ácidas internacionais (dos Estados Unidos sobre o Canadá, do Reino Unido sobre a Suécia, etc.) tenderão a ser mais frequentes. 67
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