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P R O P E R T Y O F M A T H I L D A R I C H A R D S CONTROLE E AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO AR NOTAS SOBRE Curso Técnico em Segurança do Trabalho P ROF E S SOR FORMADOR : V I C TOR P E R E I R A DE VASCONCE LOS Prezado(a) Aluno(a), As considerações ao longo deste material não possuem a intenção de apresentar todo o conteúdo a ser abordado nesta disciplina nem limitar seu estudo apontando eventuais cobranças nas atividades e avaliações. O objetivo da divulgação desta apostila é puramente didático e sem fins lucrativos, indicando caminhos a serem acompanhados por você ao longo do estudo sobre o Controle e a Avaliação da Qualidade do Ar. Este presente material surtirá o efeito esperado ao ser acompanhado pela apostila disponível na plataforma e pelos links recomendados ao longo deste material. Boa leitura! Neste material você vai encontrar: 1) Considerações sobre a atmosfera 2) Considerações sobre questões ambientais 3) Leituras recomendadas - links 4) Referências bibliográficas 5) Considerações sobre poluição do ar 6) Considerações sobre dispersão de poluentes e meteorologia 7) Leituras recomendadas - links 8) Referências bibliográficas 2.1 BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO 2.2 PROTOCOLO DE MONTREAL 2.3 EFEITO ESTUFA 2.4 PROTOCOLO DE KYOTO 2.5 CHUVA ÁCIDA 2.6 INVERSÃO TÉRMICA E SMOG 5.1 CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES 5.2 CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES POLUIDORAS 5.3 PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS 5.4 TIPOS DE CONTAMINANTES 1) Considerações sobre a atmosfera 1.1 A atmosfera possui 5 camadas distintas na seguinte ordem: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera. 1.2 Os estudos e análises da nossa disciplina dizem respeito às duas primeiras camadas: troposfera e estratosfera. 1.3 Quando falamos em poluição do ar, estamos abordando a relação das atividades do homem (antropogênicas) e da natureza na troposfera, a primeira camada da atmosfera e, portanto, a mais próxima dos seres vivos terrestres e de suas ações. 1.4 A Camada de Ozônio encontra-se na estratosfera. Esse conceito é importante quando se aborda a questão de ozônio estratosférico e ozônio troposférico. 2) Considerações sobre questões ambientais 2.1.1 A Cama de Ozônio é uma defesa natural da Terra contra a radiação ultravioleta emitida pelo Sol, a qual é filtrada pelo gás ozônio. 2.1.2 Gás ozônio na estratosfera (ozônio estratosférico) absorve a maior parte da radiação ultravioleta do tipo B (UVB). 2.1.3 Gás ozônio na troposfera (ozônio troposférico) é um problema. Torna-se poluente e colabora com aumento da temperatura terrestre, junto com outros poluentes, como monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano e óxido nitroso. 2.1.4 O buraco na Camada de Ozônio é formado principalmente pela ação do homem. Algumas substâncias produzidas por ação antropogênica não só 2.1 BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO destroem o ozônio como possuem grande capacidade de absorver calor, além de terem longa vida útil (50 a 100 anos). 2.1.5 Estão entre essas substâncias, conhecidas como SDOs (Substâncias Destruidoras da Camada de Ozônio), os gases CFC, HCFC, halon. São muito utilizados no setor de ar condicionado e refrigeração (doméstica, comercial e industrial), fabricação de espumas, aerossóis e desodorantes, e outros processos industriais. 2.1.6 O buraco da Camada de Ozônio encontra-se localizado na Antártida, pois os gases sobem para as regiões mais frias do planeta; lá eles reagem com o ozônio, danificando-o. 2.2 PROTOCOLO DE MONTREAL 2.2.1 Acordo internacional entre países objetivando proteger a Camada de Ozônio por meio da eliminação da produção e consumo de SDOs. O acordo completou 30 anos em 2017. 2.2.2 O Protocolo é assinado por países desenvolvidos e em desenvolvimento. Uma de suas características é garantir que as responsabilidades assumidas pelos signatários estejam de acordo com as condições econômicas de cada país. Assim, países desenvolvidos administram o Fundo Multilateral para Implementação do Protocolo de Montreal (FML), ferramenta que auxilia países em desenvolvimento com dinheiro e assistência técnica. 2.2.3 Outra característica do Protocolo de Montreal são as atualizações por meio de emendas. Foi acordado em 2016, por exemplo, que o Protocolo iria atuar também sobre os gases HFCs. Estes não causam danos à Camada de Ozônio, mas contribuem com aumento da temperatura global. 2.2.4 O Brasil é um dos países signatários do Protocolo de Montreal e em janeiro de 2010 concluiu a eliminação do consumo dos gases CFCs. O País agora está atuando num novo programa (de eliminação dos HCFCs), conhecido pela sigla PBH. 2.3 EFEITO ESTUFA 2.3.1 O efeito estufa é outro processo natural da Terra. O problema está na intensificação desse processo pela ação do homem. 2.3.2 O efeito estufa é a capacidade de reter calor do Sol. Isso acontece na atmosfera pela presença natural de alguns gases, como o dióxido de carbono, metano e óxido nitroso, além do vapor d’água. O processo natural ocorre de dia, quando a Terra recebe os raios solares (ficando parte do calor retido); no período noturno, parte desse calor é perdida. 2.3.3 A atividade humana, entretanto, acaba por emitir maior quantidade de gases estufa (gases mencionados em 2.3.2); assim, a atmosfera retém mais calor que o necessário. Reação em cadeia: incidência solar, mais calor retido, aumento da temperatura na superfície terrestre, derretimento de geleiras, inundações em áreas litorâneas, mudanças climáticas drásticas, doenças, etc. 2.3.4 Brasil em 2016: agropecuária é a atividade que mais emite gases de efeito estufa. Motivos: desmatamento de florestas para dar espaço ao segmento agropecuário (ação humana) e gases emitidos por bovinos no processo de digestão e decomposição de fezes (ação natural). 2.3.5 Setor energético também contribui com emissões de gases do efeito estufa pelo uso (queima) de combustíveis fósseis (petróleo e carvão mineral). 2.4.1 Acordo internacional entre países para redução gradual de emissão de gases de efeito estufa. Países desenvolvidos teriam reduções consideráveis, enquanto os países em desenvolvimento não tiveram níveis de redução considerados. 2.4.2 Problema a ser enfrentado: reduzir gases de efeito estufa implica em alterações na matriz energética de alguns países e isso influencia diretamente o desempenho econômico das nações. 2.4 PROTOCOLO DE KYOTO 2.5 CHUVA ÁCIDA 2.5.1 A chuva em ambientes não poluídos (“chuva normal”) possui natureza levemente ácida. Isso é resultado da presença do ácido carbônico, um ácido leve. 2.5.2 A chuva ácida é resultado da poluição atmosférica. A principal fonte de emissão de poluentes (dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio) é a queima de combustíveis fósseis. Estes poluentes reagem na atmosfera e a chuva formada apresenta acidez elevada (chuva com os ácidos sulfúrico e nítrico). 2.5.3 A ação do homem intensifica a formação das chuvas ácidas, mas esse fenômeno também pode ocorrer de forma natural por meio das erupções vulcânicas. 2.5.4 Característica interessante: a chuva ácida pode ocorrer em locais que não emitem poluentes na atmosfera graças à ação dos ventos, que os carregam para longe. O problema da chuva ácida, portanto, assume um contexto regional e/ou de proporções maiores. 2.5.5 Consequências da chuva ácida: acidez dos solos, corrosão de monumentos e plantas, destruição de fauna e flora, problemas à saúde humana. 2.6 INVERSÃO TÉRMICA E SMOG 2.6.1 A superfície terrestre reflete parte da radiação solar que chega até ela. Isso faz com que o ar mais próximo da superfície mantenha-se aquecido e o ar mais distante, frio. 2.6.2 Processo natural: ar frio (mais denso) desce e ar quente (menos denso) sobe. Quando isso não acontece, tem-se a inversão térmica, na qual o ar frio fica estacionado próximo à superfície terrestre, principalmente em períodos como o inverno: raios do Sol ficam mais fracos de aquecer a superfície da Terra e dar continuidade ao ciclo natural. 2.6.3 A inversão térmica não permite movimentação das massas de ar quente e fria. O ar frio contribui, portanto, para manter os poluentes concentrados sobre a superfície terrestre, sem dispersão. A poluição atmosférica fica mais intensa com as constantes emissões de mais gases poluentes por indústrias, automóveis e demais atividades degradantes ao meio ambiente. 2.6.4 O aspecto geralmente acinzentado de fumaças, neblinas e outros gases poluentes (poluição do ar) sobre as cidades é conhecido como smog. 2.6.5 A literatura especializada nas questões ambientais cita dois tipos de smog: fotoquímico e industrial. A diferença entre os dois diz respeito ao componente ou processo que atua na poluição do ar. Smog fotoquímico: a radiação solar contribui para a reação dos óxidos de nitrogênio (resultado de emissões antropogênicas) com oxigênio formando ozônio na troposfera (poluente). Smog industrial: formado pela emissão de poluentes (queima de combustíveis fósseis) característicos das atividades fabris. 3) Leituras recomendadas - links Por que o buraco na camada de ozônio diminuiu, segundo a Nasa; Como a agropecuária elevou a emissão de gases estufas no Brasil em 2016; Mudanças climáticas ameaçam valor nutricional de alimentos. 4) Referências bibliográficas LISBOA, Henrique de Melo. Introdução. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 1, p. 2 a 5. LISBOA, Henrique de Melo. Efeitos causados pela poluição atmosférica. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 3, p. 12 a 29. LISBOA, Henrique de Melo. Introdução. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Florianópolis: ENS/UFSC, 2008. Cap. 5, p. 23 a 32. MACINTYRE, Archibald Joseph. Ventilação Industrial e Controle da Poluição. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1990. Ministério do Meio Ambiente. Programa Brasileiro de eliminação dos HCFCs-PBH: treinamento e capacitação para boas práticas em sistemas de ar condicionado do tipo Split. Brasília: MMA, 2015. 5) Considerações sobre poluição do ar 5.1 CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES 5.1.1 Uma das formas de classificação dos diversos poluentes atmosféricos é quanto a sua origem. Desse modo, os poluentes são divididos em primários e secundários. 5.1.2 São poluentes primários os que estão na atmosfera na forma em que foram emitidos de maneira natural ou antropogênica. Isso quer dizer que não sofreram alterações ou não reagiram de modo a alterar suas propriedades moleculares do momento da emissão até alcançar a atmosfera e/ou que são componentes naturais da camada de ar. 5.1.3 São exemplos de poluentes primários a maioria dos hidrocarbonetos, o monóxido de carbono e os dióxidos de carbono e de enxofre. 5.1.4 São poluentes secundários os que são resultados de reações entre dois ou mais poluentes. 5.1.5 São exemplos de poluentes secundários os ácidos nítrico e sulfúrico, ozônio, trióxido de enxofre ou óxido sulfúrico, etc. 5.2.1 Não há um rigor de classificação para as fontes poluidoras. O que se tem são análises didáticas para facilitar a compreensão no estudo da poluição do ar. Sabendo de onde se emitem poluentes, podem ser trabalhadas melhorias no que diz respeito ao controle de processos e qualidade do ar. 5.2.2 As fontes poluidoras podem ser classificadas quanto a sua mobilidade em fontes fixas ou móveis. 5.2.3 As fontes fixas (ou estacionárias) são exemplificadas principalmente pelas indústrias; outro 5.2 CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES POLUIDORAS exemplo é o que ocorre em grandes áreas de extensão de terras que venham a sofrer queimadas. Uma característica das fontes fixas é quanto à distribuição ao longo de uma região: tendem a ser limitadas e não muito próximas às cidades. 5.2.4 As fontes móveis compreendem os meios de transporte, que emitem gases poluentes presentes nas misturas dos combustíveis. Ao contrário das indústrias, os veículos, como fontes poluidoras, se caracterizam por não se limitarem a determinados lugares, o que promove emissões esparsas dos gases na atmosfera. 5.2.5 Outra maneira de se classificar as fontes poluidoras é por meio da origem dos poluentes. Como já citamos em outras passagens ao longo deste material, as fontes podem ser de origem natural ou antropogênica (ação humana). 5.2.6 Processos naturais biológicos e geoquímicos ocorrem na Terra ou nos seres vivos e resultam em reações que formam alguns dos poluentes e/ou constituintes da atmosfera. São exemplos desses processos naturais: erupções vulcânicas (emissão de óxidos de nitrogênio e de enxofre, material particulado, etc.), polinização pelas plantas (pólen, como exemplo de material particulado), descargas atmosféricas (emissão de dióxido de nitrogênio), processos de digestão dos gados (emissão de gás metano), etc. 5.2.7 As fontes antropogênicas são as diversas ações humanas que acabam por intensificar os processos naturais da Terra ou comprometê-los negativamente, como o que ocorre, por exemplo, com emissão de gases com capacidade de reter calor superior ao CO2 presente na atmosfera (contribuindo para aumento da temperatura do planeta – releia o item 2.3) ou com a degradação da Camada de Ozônio (releia o item 2.1). 5.2.8 Nas fontes antropogênicas estão inseridas as fontes industriais, as queimadas, os processos de combustão nos meios de transporte e qualquer outro processo não natural, que degrade o meio ambiente e que foi desenvolvido para atender as demandas do homem na sociedade ao longo de sua existência. 5.3.1 A explanação de todos os poluentes atmosféricos neste material não seria possível, visto a quantidade bastante diversa e complexa das reações naturais e das produzidas por processos antrópicos. 5.3.2 Destacam-se entre os principais poluentes atmosféricos aqueles que são encontrados em maior quantidade na natureza ou nos processos não naturais e os que são emitidos em quantidade suficiente para 5.3 PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS destacá-los como degradantes ao meio ambiente. Os poluentes apresentados neste material não devem ser encarados como limitantes aos estudos desta disciplina para realização de eventuais atividades ou avaliações. 5.3.3 DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2): faz parte do grupo conhecido como SOx (óxidos de enxofre). Suas fontes podem ser naturais ou antropogênicas. Contribui para formação de chuvas ácidas. 5.3.4 DIÓXIDO DE NITROGÊNIO (NO2): faz parte do grupo conhecido como NOx (óxidos de nitrogênio). É formado pela reação entre ozônio e monóxido de nitrogênio e, portanto, é um poluente secundário. Suas fontes podem ser naturais ou antropogênicas. Contribui para formação de chuvas ácidas e smog fotoquímico. 5.3.5 MONÓXIDO DE CARBONO (CO): um dos principais poluentes da atmosfera, formado pela combustão incompleta de materiais (quando não há oxigênio suficiente para consumir o combustível). É emitido pelos veículos, especialmente os de motores a diesel. 5.3.6 OZÔNIO (O3): é formado por outros poluentes e, portanto, é um poluente secundário. Presente na estratosfera (Camada de Ozônio) não é um poluente e sim, necessário na absorção da radiação solar do tipo B (UVB). Quando formado na troposfera, é um gás tóxico oxidante. 5.3.7 Outros poluentes: monóxido de nitrogênio (NO), sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico (H2S), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), etc. 5.4.1 Para fins de classificação, todo material em suspensão no ar (meio gasoso) é dito como aerodispersóide ou aerossol. Ele recebe denominação específica se for sólido ou líquido. Os contaminantes no estado gasoso recebem outra classificação, como veremos adiante. 5.4.2 Os aerodispersóides sólidos são as poeiras e os fumos. 5.4.3 As poeiras são o tipo de contaminantes que possuem os maiores diâmetros (observação: a escala de tamanho dos contaminantes obedece geralmente à milionésima parte do metro). São formados nos processos de trituração, moagem, peneiramento, polimento, etc. (o que se chama de desintegração ou ruptura mecânica). 5.4 TIPOS DE CONTAMINANTES Principais exemplos na indústria: poeiras de sílica e asbestos. 5.4.4 Fumos são menores que as poeiras. São resultados da condensação de vapores, após volatização de metais fundidos e acompanhados por oxidação. Os fumos são geralmente associados aos processos de soldagem. 5.4.5 Alguns autores comparam fumaças a fumos, especialmente em função do tamanho das partículas em suspensão no ar. Fumaças são resultados de combustão incompleta de materiais orgânicos. 5.4.6 Os aerodispersóides líquidos são as névoas e as neblinas. 5.4.7 As névoas são formadas pela condensação de vapores ou pela desagregação de líquidos. Exemplo típico de presença de névoas na indústria é a pintura por pistola. 5.4.8 Alguns autores consideram as neblinas como as partículas geradas pela condensação de vapores. Já as névoas, formadas pela desagregação de líquidos. 5.4.9 Os contaminantes da fase gasosa são divididos entre vapores e gases. 5.4.10 Os vapores são identificados como aquelas substâncias que estariam no estado líquido ou sólido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP: 20ºC e 100 kPa). Principal exemplo é o vapor d’água: vapor no ar (atmosfera) e líquido ao nível do mar. 5.4.11 Os gases, por sua vez, se mantêm no estado gasoso nas CNTP, isto é, fluido sem forma definida, que ocupa todo um espaço que os contém. 5.4.12 Conhecer as principais características dos contaminantes e seus comportamentos é de suma importância na área da Segurança do Trabalho. Um dos principais planos de gestão de riscos nas empresas, conhecido como Programa de Proteção Respiratória (PPR), é a ferramenta indicada para análises ambientais e verificação da necessidade de indicação e seleção de respiradores, EPI indispensáveis na execução de serviços que estejam envolvidos com riscos químicos, em espaços confinados e outras operações específicas associadas a poeiras, fumos e outros contaminantes em suspensão no ar. 6.1 O conhecimento sobre as condições meteorológicas e a topografia de uma região contribui nas análises quanto à questão de dispersão de poluentes e até em projetos para instauração de uma indústria em determinada localização. 6.2 A concentração de alguma substância na atmosfera 6) Considerações sobre dispersão de poluentes e meteorologia pode variar em função do tempo e do espaço por fatores naturais ou até mesmo humanos. 6.3 Quanto ao tempo, a abordagem pode comparar dados históricos ou diários. Por dados históricos, entende-se a sequência de fatos que contribuíram no processo (principalmente) da evolução humana. Assim, assume-se que lançamos mais poluentes nos dias atuais do que décadas atrás, muito em razão do aumento da população ao redor do planeta e de suas demandas crescentes. Já a abordagem diária do tempo é a comparação dos eventos naturais que venham a contribuir ou não com os processos de dispersão de poluentes, como dias chuvosos ou dias ensolarados, dias úmidos ou dias secos, dias com ventania ou dias com brisas, etc. 6.4 Quanto ao espaço, a variação de substâncias concentradas na atmosfera diz respeito ao espaço físico propriamente dito. Neste caso, a análise se faz pela topografia (relevo) da região: se o local é uma floresta nativa, se é uma zona alterada pelo homem, mas ainda com bastantes recursos naturais, ou se tratamos de cidades. A concentração de gases poluentes para esses cenários varia consideravelmente. 6.5 Para qualquer tipo de poluente, a poluição do ar ocorre em três fases distintas: emissão, transporte ou dispersão e imissão ou sedimentação dos poluentes. 6.6 A emissão são os locais ou processos das fontes poluidoras e vão desde razões naturais até ações antropogênicas, como já abordados ao longo deste material. A imissão é a etapa em que o poluente deposita-se na natureza ou no ser humano causando- lhes prejuízos. Importante observar que as reações naturais que porventura ocorram na imissão nem sempre são prejudicais; nestes casos (Efeito Estufa controlado e formação da Camada de Ozônio, por exemplo) os agentes desses processos não são considerados poluentes. 6.7 Entre a emissão e a imissão tem-se a etapa de dispersão, na qual as substâncias emitidas são transportadas principalmente por mecanismos naturais como ventos, temperaturas, condições de relevo, chuvas, etc. 6.8 Pela ação dos ventos, a velocidade e a direção assumem importantes responsabilidades na dispersão dos poluentes. Quanto maior a velocidade do vento, maiores serão as taxas de dispersão. A direção dos ventos, por sua vez, indica para onde serão possivelmente transportados os poluentes. 6.9 As temperaturas mais elevadas são responsáveis por facilitar o processo de evaporação de algumas substâncias e assim, também colaboram na dispersão dos poluentes. 6.10 Um relevo com características planas ao longo de boa parte de sua extensão facilita o transporte dos poluentes, enquanto construções humanas altas bloqueiam a dispersão e contribuem para sedimentação de partículas, especialmente as de maiores dimensões. 6.11 Outro fenômeno natural interessante para análise da concentração de poluentes é a inversão térmica. Quanto mais alto esse processo ocorrer associado a grandes velocidades do vento, mais limpo deve se tornar o ambiente, já que a concentração de poluentes tende a diminuir e a sensação de visibilidade também melhora. 7) Leituras recomendadas - links Poluentes atmosféricos Programa de Proteção Respiratória Anexo 11 da NR-15 (agentes químicos) Anexo 12 da NR-15 (poeiras minerais) Anexo 13 da NR-15 (agentes químicos) Anexo 13-A da NR-15 (benzeno) Anexo 14 da NR-15 (agentes biológicos) 8) Referências bibliográficas Fundacentro. Programa de proteção respiratória: recomendações, seleção e uso de respiradores. 4. ed. São Paulo: Fundacentro, 2016. LISBOA, Henrique de Melo. Introdução. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 1, p. 6 a 11. LISBOA, Henrique de Melo. Fontes de poluição atmosférica. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 2, p. 2 a 6. LISBOA, Henrique de Melo. Efeitos causados pela poluição atmosférica. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 3, p. 11 e 12. LISBOA, Henrique de Melo. Metodologia de controle da poluição atmosférica. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 7, p. 3 e 4. LISBOA, Henrique de Melo. Meteorologia e dispersão atmosférica. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2007. Cap. 8, p. 20 a 38. MACINTYRE, Archibald Joseph. Ventilação Industrial e Controle da Poluição. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1990. MESQUITA, A. L. S.; GUIMARÃES, F. A.; NEFUSSI, N. Engenharia de Ventilação Industrial. São Paulo: CETESB, 1988. Ministério do Meio Ambiente. Poluentes Atmosféricos. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/cidades- sustentaveis/qualidade-do-ar/poluentes- atmosf%C3%A9ricos>. Acesso em: 08 set. 2018. QUADROS, Marina Eller; LISBOA, Henrique de Melo. Qualidade do ar interno. In: LISBOA, Henrique de Melo. Controle da Poluição Atmosférica. Montreal: ENS/UFSC, 2010. Cap. 9, p. 5 a 11.
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