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Aula 17 – O Meio Atmosférico II:
Problemas ambientais
2º Semestre/ 2015
Ciências do Ambiente
Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil
Profª Heloise G. Knapik
1
Poluição atmosférica
Quando há uma ou mais substâncias
químicas em concentrações
suficientes para causar danos em seres humanos, em animais,
em vegetais ou em materiais.
Poluição Atmosférica
Poluição atmosférica
Fatores que influenciam: • Clima • Topografia • Densidade populacional • Nível e tipo de atividades industriais locais
Formas de poluição atmosférica:
POLUIÇÃO NATURAL: poluição originada através de processos naturais
POLUIÇÃO ANTRÓPICA: poluição originada através de atividades industriais, transportes, etc.
Fontes naturais de poluição
• Emissões provenientes de vulcões • Ações biológicas em pântanos e solos (decomposição) • Compostos provenientes de incêndios florestais naturais • Libertação de compostos radioativos por rochas
Fontes antrópicas de poluição
Fontes fixas ou estacionárias: • Indústrias (celulose e papel, petroquímica, fundição de ferro e
aço, química, etc). • Qualquer estabelecimento onde ocorra a queima de
combustíveis fósseis
Fontes móveis ou difusas:
• Automóveis • Queimadas • Incêndios • Utilização de tintas, solventes ou outros produtos químicos
Fontes estacionárias e móveis: controle diferenciado da poluição
Poluição atmosférica
Poluentes primários: • Lançados diretamente no ar • Exemplos: dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio
(NOx), monóxido de carbono (CO) e alguns particulados (poeira)
Poluentes secundários:
• Formam-se na atmosfera por meio de reações que ocorrem em razão da presença de certas substâncias químicas e de determinadas condições físicas
• Exemplos: SO3 (formado pelo SO2 e O2 no ar) reage com a água para produzir o ácido sulfúrico (H2SO4) – chuva ácida
Principais poluentes atmosféricos
Monóxido de Carbono (CO): • Composto gerado nos processos de combustão
incompleta de combustíveis fósseis e outros materiais que contenham carbono em sua composição
Gás incolor e inodoro
Venenoso
Principais poluentes atmosféricos
Dióxido de Carbono (CO2): • Composto resultante da combustão completa de
combustíveis fósseis ou combustíveis com carbono • Composto gerado na respiração aeróbia do seres vivos
Gás incolor e inodoro
Principais poluentes atmosféricos
Óxidos de Enxofre (SO2 e SO3): • Produzidos pela queima de combustíveis que contenham
enxofre em sua composição • Gerados em processos biogênicos naturais (solo e água)
SO2: Gás incolor, provoca asfixia intensa, forte odor, altamente solúvel em água (H2SO4)
SO3: Solúvel em água (H2SO4)
Principais poluentes atmosféricos
Óxidos de Nitrogênio (NOx): • Originado nos processos de combustão (composição do
ar) • Gerado a partir de descargas atmosféricas na atmosfera
NO (óxido nítrico): gás incolor – oxida para NO2
NO2: gás de cor marrom/alaranjado (principal componente da formação da névoa fotoquímica – smog)
Principais poluentes atmosféricos
Ozônio (O3): • Produzido principalmente durante a formação de névoa
fotoquímica (smog) • Perigoso para vegetações
Altamente reativo
Principais poluentes atmosféricos
Hidrocarbonetos: • Resultantes da queima incompleta de combustíveis • Evaporação de combustíveis e outros materiais (solventes
orgânicos)
Principais poluentes atmosféricos
Oxidantes fotoquímicos: • Compostos gerados a partir de outros poluentes
(hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio), lançados à atmosfera por meio de reação química entre esses compostos, catalisados pela radiação solar.
• Exemplos: ozônio e o peróxi-acetil nitrato (PAN)
Principais poluentes atmosféricos
Material particulado: • Material sólido e líquido capaz de permanecer em
suspensão • Origem em processos de combustão ou em processos
naturais em razão da ação do vento • Exemplos: poeira, fuligem, partículas de óleo, pólen
Principais poluentes atmosféricos
Asbestos (amianto): • Material particulado gerado na etapa de mineração e
beneficiamento do amianto • Resulta em graves problemas de saúde
Principais poluentes atmosféricos
Metais: • Material particulado associado aos processos de
mineração, combustão de carvão e processos siderúrgicos
Principais poluentes atmosféricos
Gás fluorídrico (HF): • Gerado no processo de produção de alumínio e
fertilizantes, refinarias de petróleo • Processos a alta temperatura com materiais que
contenham flúor na sua composição
Principais poluentes atmosféricos
Amônia (NH3): • Geração em indústrias químicas e de fertilizantes a base
de nitrogênio • Processos biogênicos naturais que ocorrem na água ou no
solo
Principais poluentes atmosféricos
Gás sulfídrico (H2S): • Subproduto gerado nos processos desenvolvidos em
refinarias de petróleo, indústria química e indústria de celulose e papel (presença de enxofre na matéria-prima processada)
• Processos biogênicos naturais
Principais poluentes atmosféricos
Pesticidas e herbicidas: • Compostos químicos organoclorados, organofosforados e
carbamatos utilizados na agricultura (origem na produção e utilização)
Principais poluentes atmosféricos
Substâncias radioativas: • Depósitos naturais, usinas nucleares e testes de
armamento nuclear e a queima de carvão • Materiais que podem causar o rompimento de ligações
químicas das moléculas que constituem o tecido vido e estrutura dos materiais
Principais poluentes atmosféricos
Calor: • Emissão de gases a alta temperatura para o meio
ambiente – processos de combustão
Principais poluentes atmosféricos
Som: • Emissão de energia para o meio ambiente na forma de
ondas de som • Associado ao estilo de vida industrial
Poluição atmosférica: escala local e global
LOCAL: quando os problemas de poluição limitam-se a uma região muito pequena, nas proximidades
da fonte ou na cidade
GLOBAL: podem envolver regiões bastante extensas, como várias cidades, estados e até países
– afetam toda a ecosfera
Efeitos locais da poluição atmosférica
Poluição local
• Formados por episódios críticos de poluição em cidades
• Dependem dos poluentes gerados
• Função das condições climáticas existentes para a sua dispersão
Smog industrial Smog fotoquímico
Podem ocorrer de forma simultânea ou separadamente, em diferentes estações do ano, em uma mesma região
Smog industrial
Nevoeiro associado a material particulado e gases, principalmente em regiões industriais
ou com grande queima de óleo
(geração de energia)
Smog industrial
Smog industrial
Típico de regiões frias e úmidas Ocorrência no inverno (condições adversas para a dispersão dos poluentes – inversão térmica) Resulta da queima de carvão e óleo combustível Regiões industrializadas ou nas proximidades de usinas termelétricas Principais componentes são o SO2 e material particulado
Smog industrial
Efeitos adversos: • Partículas finas (< 1 µm): permanecem em suspensão no ar
causando problemas respiratórios • Partículas maiores (> 1 µm): sedimentam e não oferecem grandes
riscos • Alteração da visibilidade • Influência nas mudanças climáticas • Presença de compostos perigosos:
• Flúor: processos de descalcificação (ossos e dentes) • Mercúrio: efeito cumulativo na cadeia alimentar • Amianto : incidência de câncer de pulmão
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).
Smog fotoquímico
Smog fotoquímico
Típico de cidades ensolaradas, quentes e de clima seco Ocorre devido aos veículos automotores que emitem: - Hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e monóxido de
carbono
Na presença de luz solar dão origem a novos poluentes: - Ozônio e peroxiacetil nitrato (PAN)
Smog fotoquímico: composição
Óxidos de nitrogênio (N2O)
Ozônio troposférico
Compostos orgânicos voláteis (COVs)
Peróxido de acetil nitrato (PAN)
Aldeídos
Efeitos globais da poluição atmosférica
Poluição global
Efeito estufa
Destruição da camada de ozônio na estratosfera
Chuva ácida
Elevação da temperatura da atmosfera em decorrência da
absorção do calor refletido ou emitido
Efeito estufa
Efeito estufa
Gases de efeito estufa: - Dióxido de carbono (CO2) - Metano - Óxido nitroso - Clorofluorcarbono (CFCs)
Aumento da temperatura global: Alteração de biomas, biodiversidade, aumento do nível dos oceanos, intensificação de processos de desertificação, intensificação de catástrofes climáticas
Destruição da camada de ozônio
Funções do ozônio na estratosfera:
- Atenuador da radiação ultravioleta
- Utiliza a radiação UV nas reações químicas associadas aos processos de formação e destruição dele mesmo
Destruição da camada de ozônio
Processo de formação do ozônio:
𝑂2 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑈𝑉 ↔ 2𝑂
Ondas eletromagnéticas menores que 200 nm
𝑂 + 𝑂2 + 𝑀 ↔ 𝑂3 + 𝑀
Gás associado ao ozônio (geralmente gases nitrogenados) – para manter o balanço energético
Destruição da camada de ozônio
Processo de destruição do ozônio: clorofluorcarbonos (CFCs) aceleram o processo (descoberto em 1974)
𝐶𝑙 + 𝑂3 ↔ 𝐶𝑙𝑂 + 𝑂2
Os CFCs são estáveis na atmosfera – ordem de 100 anos
Uma molécula de cloro pode destruir até 10 mil moléculas de ozônio
𝐶𝑙𝑂 + 𝑂 ↔ 𝐶𝑙 + 𝑂2
𝑂 + 𝑂3 ↔ 2 𝑂2
+
Destruição da camada de ozônio
Identificação: aparecimento de “buracos” na camada de O3 sobre a Antártica (1977) – redução na ordem de 50% do O3 em 1983
Influência também da circulação do ar na região:
Inverno: a massa estacionária acumula poluentes nitrogenados e clorados.
Primavera: reação com o O3 produzindo os “buracos”
Verão: entrada de ar renovado recompõe parte da camada
Destruição da camada de ozônio
Medidas de contenção:
Assinatura do Protocolo de Montreal em 1987 – comprometimento de 188 países para redução das emissões de
CFCs
Estabelecimento de cronograma para o “congelamento” do consumo e banimento definitivo das substâncias responsáveis
pela depleção da camada de ozônio
CFCs: gases utilizados em aparelhos de ar-condicionado, refrigeração, aerossóis, equipamentos eletrônicos e de plásticos.
Chuva ácida
Origem:
- Gases nitrogenados e sulfonados reagem com o vapor de água na atmosfera produzindo ácidos nítrico e sulfúrico
- Chuva com pH inferior a 5,6 (chuvas em regiões industriais da Europa chegam a apresentar pH na ordem de 3)
Chuva ácida
Reações:
Ácido Sulfúrico Ácido Nítrico
Chuva ácida
Consequências:
- Perda de produtividade agrícola (acidificação de solos), lixiviação de nutrientes
- Acidificação da água (lagos e reservatórios para abastecimento e produção de energia): desgaste no concreto, tubulações, turbinas e bombas.
- Alteração de ecossistemas aquáticos e destruição da vegetação
- Destruição de obras civis e monumentos
Chuva ácida
Controle:
- Controle da emissão de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre
- Emissões locais, mas problema global – mecanismos de circulação atmosférica
- 50% das chuvas ácidas no Canadá são originárias de emissões nos EUA
- Destruição de florestas da Escandinávia a partir de emissões geradas na Inglaterra e na Alemanha
Normas para o controle da poluição atmosférica
Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar - Pronar
Limites máximos de emissão: Quantidade de poluentes que pode ser lançada por fontes poluidoras para a atmosfera. Limites em função da classificação de usos Controle mais rígido para fontes novas de poluição (empreendimentos sem Licença de Operação) Limites máximos definidos por meio de resoluções específicas do CONAMA
Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar - Pronar
Padrões de Qualidade do Ar: Primários: • Concentrações de poluentes que, ultrapassadas, podem afetar a
saúde da população. • Níveis máximos tolerados • Metas de curto e médio prazos
Secundários: • Concentrações de poluente a níveis com o mínimo de efeito
adverso sobre o bem-estar da população, dano à fauna e flora, materiais e meio ambiente.
• Metas de longo prazo
Padrões de qualidade do ar no Brasil - CONAMA
Legislação brasileira – segue as leis norte americanas (EPA)
CONAMA 003/1990: Parâmetros regulamentados: • Partículas totais em suspensão • Fumaça • Partículas inaláveis • Dióxido de enxofre • Monóxido de carbono • Ozônio • Dióxido de nitrogênio
Padrões de qualidade do ar no Brasil – CONAMA 003/1990
Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:
Nível de atenção:
• Efeitos sobre a saúde:
• Decréscimo da resistência física e significativo agravamento dos sintomas em pessoas com enfermidades cardiorrespiratórias
• Sintomas gerais em população sadia
• Precauções:
• Pessoas mais vulneráveis devem reduzir as atividades e permanecer em casa
Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:
Nível de alerta:
• Efeitos sobre a saúde:
• Aparecimento prematuro de certas doenças
• Significativo agravamento de sintomas
• Decréscimos da resistência física em pessoas saudáveis
• Precauções:
• Pessoas vulneráveis devem permanecer em casa e a população em geral deve evitar atividades exteriores
Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:
Nível de emergência:
• Efeitos sobre a saúde:
• Morte prematura de pessoas vulneráveis
• Sintomas adversos em pessoas saudáveis
• Precauções:
• Todas as pessoas devem permanecer em casa em ambientes isolados
• Minimizar atividades físicas e evitar o tráfego
Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:
Normas para o controle da poluição atmosférica
Grande número de poluentes atmosféricos – dificuldade de identificar o efeito isolado de cada um ou o efeito combinado
Difícil detecção em baixas concentrações
Efeito sinérgico – potencialmente perigosos
Pouca informação a respeito de mortes causadas por fatores associados a poluentes atmosféricos
Doenças podem ter outros fatores associados
Novos poluentes ... Inexistência de informações
Dificuldade de se estabelecer padrões em função de:
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