Hidrocarbonetos I

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Qualidade do Ar
Introdução
› O que é o ar limpo??
– Essa pergunta é tão difícil responder quanto definir o que é
água limpa.
– Para a água são necessários muitos parâmetros para
descrever a qualidade da água, e que apenas com uso
criterioso e seletivo desses parâmetros é possível explicar o
que é qualidade da água.
Padrão do ar puro
› 78,0% de nitrogênio
› 20,1% de oxigênio
› 0,9% de argônio
› 0,03% de dióxido de carbono
› 0,002% de neônio
› 0,0005% de hélio 
Esse ar não é encontrado na natureza e serve apenas
como referência, tal como a H2O pura.
Poluentes
› Os poluentes emitidos na atmosfera devem
trafegar por ela para chegar até os seres
humanos, animais, plantas ou outros para
causar algum efeito.
› Enquanto na água esse transporte de
poluentes ocorre através das correntes de
água, no ar, ele é feito pelo vento.
Meteorologia e 
movimento do ar
› Troposfera: Onde
a maior parte dos
fenômenos
atmosféricos
acontece, varia
de cerca de 5 km
nos polos a 18 km
no equador.
› Mais de 80% do ar
está dentro dessa
camada bem
misturada.
Meteorologia e movimento do ar
› Estratosfera: Uma camada de ar onde o perfil de
temperatura é invertido e acontece pouca mistura.
› Os poluentes que migram para a estratosfera podem
ficar por lá durante muitos anos.
› Ela possui uma alta concentração de ozônio, um gás
capaz de absorver a radiação ultravioleta de ondas
curtas emitida pelo sol.
Meteorologia e movimento do ar
› Acima dela ainda há duas camadas, a mesosfera e
a termosfera, que contêm apenas 0,1% do ar.
› Excetuando-se os problemas do aquecimento global
e depleção de ozônio estratosférico, os demais
problemas da poluição atmosférica ocorrem na
troposfera.
Poluição
Troposfera
Poluentes produzidos 
naturalmente
Poluentes emitidos por 
atividades humanas 
Vento
› O vento não somente movimenta poluentes
horizontalmente, mas faz que esses poluentes se
dispersem, reduzindo sua concentração à medida
que se afasta da fonte.
› A quantidade de dispersão está diretamente
relacionada à estabilidade do ar, ou à quantidade
de ar em movimento vertical.
Estabilidade atmosférica
Principais poluentes do ar
Principais poluentes do ar
› Poeira é definida como partículas sólidas que são:
– Carregadas por gases de processo provenientes de materiais
sendo manipulados ou processados (ex: carvão, cinzas e
cimento).
– Produtos diretos de um material básico passando por
operações mecânicas (ex: serragem de um trabalho com
madeira).
– Materiais carregados após utilização em operações mecânicas
(ex: areia utilizada no processo de jateamento).
A poeira consiste de partículas relativamente grandes. O pó de
cimento, por exemplo, possui cerca de 100 µm
Principais poluentes do ar
Principais poluentes do ar
› O vapor é também uma partícula sólida, frequentemente
um óxido metálico, formado pela condensação de
vapores por sublimação, destilação, calcinação ou
processos de reações químicas.
Ex: óxidos de zinco e chumbo
resultantes da condensação
e oxidação de metal
volatilizado em um processo
a uma alta temperatura.
Diâmetros de 0,03 a 0,3 µm.
Principais poluentes do ar
› A névoa consiste de partículas líquidas formadas pela
condensação de um vapor e talvez por uma reação
química.
› Névoas possuem diâmetros que variam de 0,5 a 3,0
µm.
Principais poluentes do ar
› A fumaça é feita de partículas sólidas formadas pela
combustão incompleta de materiais carbonáceos.
› Suas partículas possuem diâmetros de 0,05 ate aprox.
1 µm.
Principais poluentes do ar
› Sprays são partículas líquidas formadas pela
atomização de um líquido base e sedimentam sob o
efeito da gravidade.
Medição dos particulados
› A medição dos particulados é realizada a partir de
um amostrador de grande volume (Hi-vol).
Esse equipamento funciona como um aspirador de pó,
forçando mais de 2000 m3 de ar através de um filtro
durante 24 horas.
A analise realizada é gravimétrica; o filtro é pesado
antes e depois, e a diferença é a quantidade de
particulados coletados.
O fluxo de ar é calculado por um pequeno medidor,
calibrado em ft3 de ar por minuto.
Teste realizado em 24 horas.
Modelos mais recentes, calculam automaticamente o
fluxo de ar médio
Medição dos particulados
› A concentração de particulados medida dessa
forma é geralmente chamada de:
Total Suspended Particulates (TSP)
Outra medida muito utilizada na área de saúde
ambiental é:
concentração de particulados inaláveis
Medição de particulados
› concentração de particulados inaláveis:
– Apresentam menos de 0,3 µm de tamanho, e as medições
são realizadas com filtros empilhados.
– Primeiro filtro: remove partículas > 0,3 µm
– Segundo filtro: remove particulados inaláveis.
PM10 – particulados de diâmetro inferior a 10 µm – essa
medida é utilizada nos padrões de qualidade do ar.
Medição de particulados
› Segundo Vesilind, 2011, até esse momento não foi
inventado um equipamento para medir continuamente os
particulados na atmosfera.
› Problema: Realizar a medição gravimétrica.
› Sendo difícil um aparelho que pese continuamente
quantidades de poeira por minuto.
› O mais aproximado: nefelômetro: mede difusão da luz.
› Particulados de diferentes tamanhos dispersam a luz de
forma diferenciada, e a umidade atmosférica (névoa)
interfere na passagem de luz
Poluentes gasosos
Nome Fórmula Propriedades relevantes Significância como poluente do ar
Dióxido de enxofre SO2 Gás incolor, provoca asfixia intensa, forte odor,
altamente solúvel em água – formando ácido
sulfuroso H2SO3
Perigo para propriedade, saúde e vegetação
Trióxido de enxofre SO3 Solúvel em água – formando H2SO4 Altamente corrosivo
Ácido sulfídrico H2S Odor de ovo estragado em baixas
concentrações, inodoro em altas
concentrações.
Altamente venenoso
Óxido nitroso N2O Gás incolor, utilizado como gás transporte em
produtos com aerossol
Relativamente inerte, não produzido na
combustão
Óxido nítrico NO Gás incolor Produzido em combustões a altas T e P; oxida para
NO2
Dióxido de nitrogênio NO2 Gás de cor marrom a alaranjada Formação de névoa fotoquímica
Monóxido de carbono CO Incolor e inodoro Produto de combustões incompletas; venenoso
Dióxido de carbono CO2 Incolor e inodoro Formado durante combustões completas; gás do
efeito estufa
Ozônio O3 Altamente reativo Perigo para vegetações e propriedades
Hidrocarboneto CxHy ou HC Diversas Emitido por carros e industrias; formado na
atmosfera
Metano CH4 Combustível, inodoro Gás do efeito estufa
Clorofluorcarbonetos CFC Não reativo, excelentes propriedades térmicas Decompõe o ozônio na camada superior da
atmosfera
Medição dos gases
› A concentração de medida dos particulados são em 
µg/m3
› A concentração de gases pode ser medida em 
partes por milhão(ppm)
Conversão: 
µg/m3 = MM x 1000 x ppm
24,5
Medição dos gases
› A técnica mais simples e utilizada é a técnica de
borbulhamento, causando esta reação:
SO2 + H2O2 -> H2SO4
A quantidade de ácido sulfúrico formada pode ser
determinada pela titulação com uma base
conhecida.
› Outro método é o método colorimétrico da
pararosanilina, onde a intensidade da cor é
proporcional ao SO2 na solução
Medição da fumaça
› A poluição do ar tem sido
historicamente associada à
fumaça – quanto mais
escura, maior poluição.
› Incineradores municipais
ainda consideram este tipo
de padrão.
› Escala de Ringelmann: mede
a densidade da fumaça de 0
a 5.
Fontes e efeitos da poluição do ar
› As fontes provenientes de atividades humanas 
podem ser classificadas como:
– Processos de combustão estacionária.
- Transporte
- Processos industriais 
- Fontes de descarte de resíduossólidos
Enxofre -> As emissões de SOx são uma função da quantidade 
de enxofre presente no combustível
Problemas da poluição do ar 
1) A existência de limiares (concentrações iniciais)
2) A carga total de poluentes
3) A questão do tempo vs. Dosagem
4) Os efeitos sinérgicos de várias combinações de 
poluentes
Efeito do CO na saúde
Contaminantes
1) Óxido de enxofre e de nitrogênio e a chuva ácida
Uma forma de remover o SO2 da atmosfera é em 
forma de chuva ácida. 
A chuva normal e não contaminada possui um pH=5,6
A chuva ácida pH=2 ou menor
S + O2
calor SO2
SO2 + O 
luz do sol SO3
SO3 + H2O H2SO4
1) Óxido de enxofre e de nitrogênio e a 
chuva ácida
N2 + O2 2NO
NO + O3 NO2 + O2 
NO2 + O3 + H2O 2HNO3 + O2 
Consequências chuva ácida
2. Névoa com fumaça (smog) fotoquímica
› Classificação dos poluentes do ar:
– Poluentes primários: emitidos na atmosfera
– Poluentes secundários: produzidos na atmosfera por 
reações químicas.
Exemplos poluentes secundários: smog. 
A química da névoa com fumaça fotoquímica ainda não é
muito bem compreendida. Parece indicar que todos os
poluentes primários envolvidos na formação da névoa com
fumaça fotoquímica devem ser controlados.
Formação de névoa fotoquímica durante 
um período de 24 horas de sol
Smog fotoquímico na cidade de Montreal
3. Destruição da camada de ozônio
O ozônio é um componente que provoca irritação nos
olhos em níveis urbanos normais.
Ozônio estratosférico: existe de 10 a 15 km acima da
superfície da terra.
Este último atua como um escudo contra a radiação
ultravioleta, e alterações em sua concentração
podem aumentar o risco de câncer de pele, assim
como mudanças no ecossistema de uma maneira
imprevisível.
Camada de ozônio
Reação do ozônio
O2 + hv O + O
O2 + O O3
hv: energia luminosa
hv também destrói o ozônio:
O3 + hv O2 + O
Essas reações também aquecem a atmosfera,
causando inversões que resultam em condições muito
estáveis.
Reação com CFC
› Quando o CFC chega à camada superior da 
atmosfera, o ozônio é destruído. Primeiro os CFCs 
reagem com a energia luminosa, e depois, liberam 
cloro. 
› Uma das formas de CFC reage como mostra a 
seguinte equação:
CF2Cl2 + hv CF2Cl + Cl
Reação com CFC
› O cloro atômico age como um catalisador
acelerando a decomposição do ozônio:
› Cl + O3 ClO + O2
› ClO + O Cl + O2
› Um único átomo de Cl pode fazer esse ciclo
centenas de vezes antes que, finalmente, reaja com
algum outro componente químico, como o metano.
Solução da população humana
› Protocolo de Montreal 1987: sugeria um corte
voluntário de 50% de produção de CFC até 1999 e
então, a uma taxa acelerada para sua completa
extinção.
› A DuPont, maior fabricante de CFC, voluntariamente,
parou sua produção em 1988.
› Muitos sistemas de refrigeração foram
contrabandeados até adaptar os sistemas a outras
tecnologias sem CFC.
Buraco da camada de ozônio sobre a 
Antártida
3. Aquecimento global 
4. Ar em ambientes internos
› A qualidade do ar nos ambientes internos é
importante para a saúde, devido a que passamos
muito tempo nesses lugares, e a qualidade e o ar que
respiramos é raramente monitorada.
› Os tipos de poluentes perigosos que devem ser
monitorados são:
› CO – cigarros, aquecedores e fogões.
› Formaldeído – de tapetes, telhas e painéis.
› Particulados – da fumaça de cigarros, lareiras e
poeira.
4. Ar em ambientes internos
› Óxidos de nitrogênio – de fogões a querosene e a
gás;
› Ozônio – de máquinas de fotocópias
› SO2 – de aquecedores a querosene
› Elementos orgânicos voláteis – da fumaça de
cigarros, tintas, solventes e cozimento de alimentos.