Ciências do Ambiente

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 17 O Meio Atmosférico II: Problemas ambientais Profª Heloise G. Knapik 2º Semestre/

2 Poluição atmosférica

3 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.

4 Poluição atmosférica Fatores que influenciam: Clima Topografia Densidade populacional Nível e tipo de atividades industriais locais

5 Formas de poluição atmosférica: POLUIÇÃO NATURAL: poluição originada através de processos naturais POLUIÇÃO ANTRÓPICA: poluição originada através de atividades industriais, transportes, etc.

6 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

7 Fontes antrópicas de poluição Fontes estacionárias e móveis: controle diferenciado da 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

8 Poluição atmosférica Poluentes primários: Lançados diretamente no ar Exemplos: dióxido de enxofre (SO 2 ), óxidos de nitrogênio (NO x ), 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: SO 3 (formado pelo SO 2 e O 2 no ar) reage com a água para produzir o ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) chuva ácida

9 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

10 Principais poluentes atmosféricos Dióxido de Carbono (CO 2 ): Composto resultante da combustão completa de combustíveis fósseis ou combustíveis com carbono Composto gerado na respiração aeróbia do seres vivos Gás incolor e inodoro

11 Principais poluentes atmosféricos Óxidos de Enxofre (SO 2 e SO 3 ): Produzidos pela queima de combustíveis que contenham enxofre em sua composição Gerados em processos biogênicos naturais (solo e água) SO 2 : Gás incolor, provoca asfixia intensa, forte odor, altamente solúvel em água (H 2 SO 4 ) SO 3 : Solúvel em água (H 2 SO 4 )

12 Principais poluentes atmosféricos Óxidos de Nitrogênio (NO x ): Originado nos processos de combustão (composição do ar) Gerado a partir de descargas atmosféricas na atmosfera NO (óxido nítrico): gás incolor oxida para NO 2 NO 2 : gás de cor marrom/alaranjado (principal componente da formação da névoa fotoquímica smog)

13 Principais poluentes atmosféricos Ozônio (O 3 ): Produzido principalmente durante a formação de névoa fotoquímica (smog) Perigoso para vegetações Altamente reativo

14 Principais poluentes atmosféricos Hidrocarbonetos: Resultantes da queima incompleta de combustíveis Evaporação de combustíveis e outros materiais (solventes orgânicos)

15 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)

16 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

17 Principais poluentes atmosféricos Asbestos (amianto): Material particulado gerado na etapa de mineração e beneficiamento do amianto Resulta em graves problemas de saúde

18 Principais poluentes atmosféricos Metais: Material particulado associado aos processos de mineração, combustão de carvão e processos siderúrgicos

19 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

20 Principais poluentes atmosféricos Amônia (NH 3 ): Geração em indústrias químicas e de fertilizantes a base de nitrogênio Processos biogênicos naturais que ocorrem na água ou no solo

21 Principais poluentes atmosféricos Gás sulfídrico (H 2 S): 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

22 Principais poluentes atmosféricos Pesticidas e herbicidas: Compostos químicos organoclorados, organofosforados e carbamatos utilizados na agricultura (origem na produção e utilização)

23 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

24 Principais poluentes atmosféricos Calor: Emissão de gases a alta temperatura para o meio ambiente processos de combustão

25 Principais poluentes atmosféricos Som: Emissão de energia para o meio ambiente na forma de ondas de som Associado ao estilo de vida industrial

26 Poluição atmosférica: escala local e global LOCAL: quando os problemas de poluição limitamse 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

27 Efeitos locais da poluição atmosférica

28 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

29 Smog industrial

30 Smog industrial Nevoeiro associado a material particulado e gases, principalmente em regiões industriais ou com grande queima de óleo (geração de energia)

31 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 SO 2 e material particulado

32 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

33 Smog fotoquímico

34 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).

35 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)

36 Smog fotoquímico: composição Óxidos de nitrogênio (N 2 O) Ozônio troposférico Compostos orgânicos voláteis (COVs) Peróxido de acetil nitrato (PAN) Aldeídos

37 Efeitos globais da poluição atmosférica

38 Poluição global Efeito estufa Destruição da camada de ozônio na estratosfera Chuva ácida

39 Efeito estufa Elevação da temperatura da atmosfera em decorrência da absorção do calor refletido ou emitido

40 Efeito estufa Gases de efeito estufa: - Dióxido de carbono (CO 2 ) - 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

41 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

42 Destruição da camada de ozônio Processo de formação do ozônio: O 2 + energia UV 2O Ondas eletromagnéticas menores que 200 nm O + O 2 + M O 3 + M Gás associado ao ozônio (geralmente gases nitrogenados) para manter o balanço energético

43 Destruição da camada de ozônio Processo de destruição do ozônio: clorofluorcarbonos (CFCs) aceleram o processo (descoberto em 1974) + Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 O + O 3 2 O 2 Os CFCs são estáveis na atmosfera ordem de 100 anos Uma molécula de cloro pode destruir até 10 mil moléculas de ozônio

44 Destruição da camada de ozônio Identificação: aparecimento de buracos na camada de O 3 sobre a Antártica (1977) redução na ordem de 50% do O 3 em 1983 Influência também da circulação do ar na região: Inverno: a massa estacionária acumula poluentes nitrogenados e clorados. Primavera: reação com o O 3 produzindo os buracos Verão: entrada de ar renovado recompõe parte da camada

45 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.

46 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)

47 Chuva ácida Reações: Ácido Sulfúrico Ácido Nítrico

48 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

49 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

50 Normas para o controle da poluição atmosférica

51 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

52 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

53 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

54 Padrões de qualidade do ar no Brasil CONAMA 003/1990

55 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

56 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

57 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

58 Níveis para os efeitos sobre a saúde humana:

59 Normas para o controle da poluição atmosférica Dificuldade de se estabelecer padrões em função de: 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