Dispersão de Poluentes do ar

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DISPERSÃO DE POLUENTES NO ARDISPERSÃO DE POLUENTES NO AR
- camada de limite: camada turbulenta (atrito com a 
superfície) em contato com a superfície da Terra;
DISPERSÃO DE POLUENTES NO ARDISPERSÃO DE POLUENTES NO AR
1. INTRODUÇÃO
* lançamento da maior parte dos poluentes;
* particulados > 1-10 µm permanecem nessa camada limite enquanto gases 
e aerossóis < 5 µm são transferidos para a troposfera;
* concentração de poluentes tende a se homogeneizar na camada limite: 
transporte e mistura. 
- fatores que afetam a dispersão de poluentes:
* velocidade e direção dos ventos:
** aumenta com a altura;
** maiores velocidades � maior capacidade de diluição e dispersão de 
poluentes;
* estabilidade atmosférica
** se a temperatura do gás ascendente diminuir mais rapidamente do 
que a dessa taxa � massa de ar instável � rápida mistura e 
diluição do poluente. 
*** a taxa de decaimento adiabático da temperatura do gás no 
ar seco é de 9,76oC km-1;
*** a taxa de decaimento adiabático da temperatura do gás no 
ar úmido é de 6oC km-1; 
**** umidade no ar � condensação � liberação de 
calor latente � menor queda de temperatura 
que a do decaimento adiabático � atmosfera 
estável � concentração de poluentes.
* topografia
** barreiras físicas dificultam a dispersão horizontal dos poluentes;
** vales ou depressões aumentam a freqüência de ocorrência da inversão. 
térmica.
* altura do ponto de lançamento (ex., altura da 
chaminé);
* presença de obstáculos físicos à dispersão 
(montanhas, edificações etc.).
2. DINÂMICA DE POLUENTES NA ATMOSFERA2. DINÂMICA DE POLUENTES NA ATMOSFERA
2.1. Transporte de poluentes emitidos por fontes pontuais2.1. Transporte de poluentes emitidos por fontes pontuais
atmosfera estável � forma cônica 
atmosfera instável � movimento vertical e 
rápido de ar � forma ondulatória
atmosfera estável com restrição à
dispersão vertical � efeito ventilador
emissão abaixo de uma camada de 
inversão térmica � forma de fumigação
Figura 1. Plumas de fumaFigura 1. Plumas de fumaçça de chamina de chaminéés sob diferentes condis sob diferentes condiçções atmosfões atmosfééricasricas
emissão acima da zona de inversão 
térmica � cônica com lateral horizontal
a) Ponto-fonte Gaussiano
- chaminés altas � descarregar as emissões acima das camadas de inversão 
térmica:
* pequeno efeito em áreas localizadas 
próximas;
* transporte de poluentes em Iongas
distâncias � efeitos crônicos em 
ecossistemas de grandes áreas 
(precipitação ácida). 
2.2. Modelos f2.2. Modelos fíísicosico--matemmatemááticosticos
� assume-se taxa de emissão constante;
� velocidade média do vento;
� poluente é conservativo (sem degradação ou deposição);
� terreno relativamente plano.
Figura 2. Esquema do modelo Gaussiano para a dispersão da pluma Figura 2. Esquema do modelo Gaussiano para a dispersão da pluma em em 
diredireçções vertical e horizontal (ões vertical e horizontal (MastersMasters, 1991), 1991)
em que,
C(x,y) - concentração em nível do chão, no ponto x,y de (µg g-1);
x - distância percorrida com o vento (m);
y - distância horizontal da linha de centro da pluma (m);
Q - taxa de emissão de poluente (µg s-1);
H - altura efetiva da emissão (m) (H = h + ∆h, onde h - altura de chaminé e ∆h -
elevação de pluma);
µ - velocidade média do vento na efetiva altura da emissão (m s-1);
σy - coeficiente de dispersão horizontal (desvio padrão) (m); e
σx - coeficiente de dispersão vertical (desvio padrão) (m). 
2
yσ*2
2y
2
xσ*2
2H
xy
e*e*
σ*σ*µ*π
Q
)y,x(C
-
-
=
- variação na concentração do poluente
- elevação da pluma:
F = g*r2*vs*(1 - Ta/Ts)
em que,
F - fluxo flutuante (m4 s-3);
g - aceleração gravitacional (m s-2);
r - raio interno da chaminé (m);
vs - velocidade de saída do gás da chaminé (m s-1);
Ts - temperatura do gás da chaminé (K); e
Ta - temperatura ambiente (K).
b) Fontes não-puntuais
em que,
u - velocidade do vento (m s-1) e
q - taxa de emissão por unidade de distância ao longo de uma fonte de linha 
infinita (g m-1 s-1) 
u*σ*π*2
q*2
)x(C
x
=
b.1. Fontes lineares
- fonte de área, tal como uma cidade:
b.2. Fontes de área
L*W*H*dC/dt = qs*L*W + W*H*u*Cin –W*H*u*C
em que,
C - concentração de poluente na “manta” de ar;
Cin - concentração no ar de entrada;
L - comprimento da “manta” de ar;
qs - taxa de emissão por unidade de área;
W - largura da “manta”;
H - altura de mistura e
u - velocidade média do vento contra a lateral da caixa.
taxa de alteração da poluição na caixa = taxa de poluição entrando na caixa + 
taxa de poluição deixando a caixa.
- devem ser modificados de forma a levar em consideração o decaimento do 
poluente:
b.3. Poluição do ar em recinto fechado.
Taxa de aumento na caixa = taxa de entrada de poluentes na caixa – taxa de 
saída de poluentes da caixa – taxa decaimento na caixa
V*dC/dt = S + Ca*I*V – C*I*V – K*C*V
em que,
V - volume do espaço condicionado na construção (m3/troca de ar);
I - taxa de troca de ar (trocas de ar/h);
S - força da fonte de poluente (mg h-1);
C - concentração no interior do recinto (mg m-3);
Ca - concentração ambiente (mg m-3) e
K - taxa de decaimento ou reatividade do poluente (h-1). 
Uma solução para a equação apresentada anteriormente, na condição de 
equilíbrio, é encontrada quando se considera dC/dt = 0:
* solução geral pode ser obtida por: 
em que C0 é a concentração inicial no interior do recinto 
* no caso de poluentes conservativos:
KI
I*CV/S
C
a
+
+
=
( )e*CeI*
KI
I*CV/SC 0at ++
+
= -
)e1(*
V*I
SC t*It -=