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Atmosfera: principais aspectos
da química atmosférica,
poluentes – compostos
orgânicos e inorgânicos, material
particulado


    Andréa Pires Fernandes
Tópicos


   Atmosfera
   Troposfera
   Poluentes atmosféricos
   Smog Fotoquímico
   Efeito Estufa
Atmosfera

          CAMADA FINA DE GASES E PARTÍCULAS QUE COBRE A
                       SUPERFÍCIE DA TERRA.



    Importância da Atmosfera
    Reservatório de gases e partículas

    Modera a temperatura da terra

    Absorve energia protegendo a superfície da terra

    Transporta energia através das regiões equatoriais

    Caminho para a água (vapor) se movimentar no ciclo hidrológico.
Atmosfera


 Mais de 99% da massa de
toda a atmosfera está confinada
dentro dos primeiros 30 km
sobre nossas cabeças;

 A troposferaé uma região de
apenas 15 km de espessura e
que contém 85% da massa de
toda a atmosfera




                                  As principais regiões da atmosfera terrestre
Troposfera
É a região da atmosfera que está contato com a superfície do planeta e sofre
influência direta do aquecimento dessa superfície e do depósito de poluentes

Características da troposfera:
(1) Dinamismo – intenso transporte de matéria e energia devido às correntes de
    convecção
Troposfera

Características da troposfera:
(2) Gradiente de temperatura: a temperatura decresce à medida que se aumenta
    a altitude
(3) É deposito direto de gases poluentes e material particulado provenientes de
    atividades antropogênicas ou naturais
Constituintes Gasosos na Atmosfera
                    lista de componentes da massa
                    seca total, indicando as suas
                    concentrações aproximadas




Diminuição da
concentração
Por quê medir constituintes atmosféricos?

 Avaliar efeitos de poluição sobre o homem e seu ambiente e
identificar qualquer causa possível e relação de efeitos entre
concentração de poluentes e efeitos sobre a saúde ou mudanças
climáticas;

 Estudar e avaliar interações de poluentes e/ou níveis: alocação de
fontes, estudos do comportamento atmosférico de substâncias
químicas e seu destino (forma original ou transformada);

 Controles legislativos de emissões de poluentes para assegurar a
conformidade da qualidade do ar com padrões de emissão;

 Ativar procedimentos de emergência em áreas com tendências a
episódios agudos de poluição;

Obter registro histórico da qualidade ambiental, fornecendo uma
base de dados para uso futuro ( estudos epidemiológicos).
Poluente Atmosférico


   Conforme a Resolução CONAMA no 03/90 (IBAMA, 2006) poluente
    atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia com
    intensidade e quantidade, concentração, tempo ou características
    em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou
    possam tornar o ar:
   i - impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;
   ii - inconvenientemente ao bem-estar público;
   iii - danoso aos materiais, à fauna e a flora;
   iv - prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às
    atividades normais da comunidade.
Modalidade                                        Tipo de Fonte                           Poluentes
de Fonte
                          Processos Industriais                                    MP, SOx, NOx, CO, HC
                          Caldeiras, Fornos e Aquecedores                          MP, SOx, NOx, CO, HC
                          Construção Civil                                         MP
Antropogênicas



                          Queima ao Ar Livre e Queimadas                           MP, SOx, NOx, CO, HC
                 FIXAS




                          Exploração, Beneficiamento, Movimentação e Estocagem MP
                          de Materiais Fragmentados
                          Tipo de Veículo/Fonte     Tipo de Combustível
                          Avião                        Gasolina de aviação e/ou    NOx, HC, MP
                                                       querosene
                          Navios e Barcos              Diesel / Óleo Combustível   MP, SOx, NOx, CO, HC
                 MÓVEIS




                          Caminhão e Ônibus            Diesel                      MP, SOx, NOx, CO, HC
                         Automóveis e                  Gasolina / Álcool           MP, NOx, CO, HC,
                         Motocicletas                                              Aldeidos
                 Tipos de Fontes
                 Oceânica                                                          MP
Naturais




                 Decomposição Biológica                                            SOx, H2S, HC, Compostos
                                                                                   de Enxofre
                 Praias e Dunas                                                    MP
                 Queimadas                                                         MP, SOx, NOx, CO, HC
                 Erosão Eólica do Solo e Superfícies                               MP
Fontes de Poluentes para Troposfera




            Exemplos de fontes de combusão

 • Erupções vulcânicas         •Transporte Rodoviário
 • Queima espontânea           • Queima de biomassa
   de florestas                • Combustão doméstica
                               • Tabagismo
Poluentes da troposfera
  Primários
 São responsáveis diretos por danos permanentes nos pulmões e doenças
  respiratórias
     Óxidos de nitrogênio (NOx)
     Dióxidos de enxofre (SO2)
     Compostos orgânicos voláteis (COVs)
     Materiais particulados (PM2,5 e PM10)




  Secundários
 São originados a partir de reações dos poluentes primários presentes na
atmosfera.

     Ozônio (O3)
     HNO3
Padrões nacionais de qualidade do ar
Grandes alterações da troposfera


Smog Fotoquímico              Efeito estufa




Chuva Ácida

                             Inversão Térmica



                Material
               particulado
Necessidade de identificação e quantificação dos
        compostos reduzidos de enxofre no ambiente




Deposição ácida                               Ciclo biogeoquímico
                                               global do enxofre




Problemas de odor                        Balanço da radiação da Terra




                    Qualidade do petróleo e
                     substância químicas
Acidez na precipitação


     Precipitação ácida (úmida ou seca)

 Resultado da poluição do ar causada por
  queima de combustíveis fósseis
(carvão, petróleo e outros contendo N e S)
 Resultado da dissolução de óxidos de N e S,
  produzindo mistura de ácidos
   (nitroso, nítrico, sulfuroso e sulfúrico)
Formação de ácidos minerais
Efeito da chuva ácida sobre monumentos
Smog Fotoquímico


 É um fenômeno caracterizado pela formação de uma névoa castanha rica em
 O3 entre outros poluentes, em áreas urbanas devido a ação da luz sobre estes
 poluentes primários

                                                      “O Smog é uma
                                                       camada de O3
                                                          no lugar
                   Smoke = fumaça                         errado!”
    Smog
                   Fog = névoa (neblina)




COVs + NO + O2 + luz solar → mistura de O3, HNO3, compostos orgânicos
  Poluentes Primários                 Poluentes Secundários
Smog Fotoquímico



                                 (a)                                        (b)




Fenômeno do Smog na cidade de Los Angeles (a) 8:00 h e (b) entre 10 e 12:00 h
Smog Fotoquímico
 Os compostos orgânicos voláteis

 Chamam-se COVs por possuírem uma alta pressão de vapor e em
  conseqüência se evaporam facilmente à temperatura ambiente

 Os COVs são encontrados em gasolina, tintas, vernizes e produtos e
  limpeza domésticas

 Também são emitidos durante a combustão dos combustíveis
  (gasolina, madeira, carvão, gás natural, etc), sendo os automóveis a
  fonte principal dos COVs

 Os COVs mais reativos no ar urbano são os hidrocarbonetos que
  possuem ligação dupla dado que eles podem adicionar-se aos
  radicais livres
Smog Fotoquímico
Concentração dos principais COVs na atmosfera da cidade de
                      Taipei (Taiwan)

Composto                  Concentração na atmosfera (g/m3)
Tolueno                                 980
m,p-xileno                              910
o-xileno                                510
Benzeno                                 370
Etilbenzeno                             310
1,3,5-tirmetilbenzeno                   230
1-etil-4-metilbenzeno                   200
Hexano                                  150
Heptano                                 130
1-etil-2metilbenzeno                    120
Smog Fotoquímico

Fatores que promovem o Smog Fotoquímico:

 Intenso tráfego de veículo para emissão de NO, COVs e outros
  hidrocarbonetos

 Temperaturas moderadamente elevadas

 Luminosidade solar abundante

 Pouco movimento relativo da massa de ar

 Fatores geográficos (presença de montanhas)

  Cidades com problemas de smog: Los Angeles, Denver, México,
              Tóquio, Antenas, São Paulo e Roma
Smog ácido (Londrino)

Atmosfera = Reator contendo: SO2 + partículas
  de metais pesados e de ferrugem
                       
Aceleram nas gotículas de neblina a formação de
  ácido sulfúrico:

SO2 + H2O + 1/2 O2 Catalisador H2SO4
                     
         A neblina se torna ácida
Smog Fotoquímico Origem : Los Angeles


   FORMAÇÃO
    Reação de VOC’s e Óxidos de Nitrogênio sob a luz
    solar de verão formando Ozônio, o principal
    componente do SMOG FOTOQUÍMICO e outros
    oxidantes fotoquímicos, inclusive Nitratos de
    Peroxiacetilas (PAN’s) e NO2.

   Efeitos
    Irritação dos olhos / Dor de cabeça / Problemas
    pulmonares
Smog Fotoquímico

Os reagentes originais mais importantes nas reações com os COVs são os
óxidos de nitrogênio e o radical hidroxila



Óxidos de nitrogênio gasosos são produzidos sempre que um combustível é
queimado em presença e ar

                                       chama
                                       Queima
                N2      +       O2                 2NO


O óxido nítrico no ar é gradualmente oxidado para a formação de NO2

                                         chama
                                          Queima
              2NO        +        O2                 2NO2
Smog Fotoquímico
A reatividade dos compostos na atmosfera
  A importância do radical hidroxila (OH)

   Os gases não reagem diretamente com o oxigênio molecular (O2)
   Na troposfera o OH é produzido quando átomos de oxigênio, no
estado excitado, reagem com vapor de água

                      UV-B
                 O3           O2        O


             O        H2O              2OH
Smog Fotoquímico
A reatividade dos compostos na atmosfera

    R                                                             R
              R                                       R
        C C            +           OH                     C C OH
    H         H                                   H
                                                                  H


                                   O
         R                     O       R                          O   R
R                          R                                  R
                  O2                       NO                     C C OH
    C C OH                     C C OH           NO2       +
H                                                             H
         H                 H           H                              H
Smog Fotoquímico
A reatividade dos compostos na atmosfera
                                       Fonte de O

                      UV-A
          NO2                NO    +   O


         O   +   O2               O3



       NO + O3                NO2 + O2
Smog Fotoquímico
A reatividade dos compostos na atmosfera
 Decomposição espontânea por clivagem da ligação C-C:

           O        R
       R                           R                        OH
           C C OH                      C O          R C
       H                           H                        H
                    H                  Aldeído



               OH                                       R
     R C                  O2                HOO     +       C O
               H                                        H   Aldeído




Reação Global:
RCH CHR            OH   2 O2 + NO                 2 RHC O        HOO   NO2
Smog Fotoquímico
      A reatividade dos compostos na atmosfera
       Desativação dos radicais
                                                                  O PAN é um
                                                                 composto que
                                                                provoca irritação
                                                                nos olhos e vias
  Radical + Radical →      Molécula não-radicalar                 respiratórias!


       OH + NO2                         HNO3

                                                         O
           O
                 +   NO2                     CH3     C
CH3    C
                                                         O O NO2
           O O
                                           nitrato de peroxiacetila (PAN)
COMPARAÇÃO DE CARACTERÍSTICAS GERAIS DA POLUIÇÃO
    ATMOSFÉRICA SULFUROSA DE LONDRES E DA POLUIÇÃO
    FOTOQUÍMICA DE LOS ANGELES

 CARCTERÍSTICA     POLUIÇÃO SULFUROSA    POLUIÇÃO FOTOQUÍMICA
                   (LONDRES)             (LOS ANGELES)
   PRIMEIRO          SÉCULOS ATRÁS           MEADOS 1940
RECONHECIMENTO
  POLUENTES         SO2, PARTÍCULAS DE       ORGÂNICOS, NOx
  PRIMÁRIOS             FULIGEM
 POLUENTES         H2SO4, AEROSSOIS DE    O3, PAN (NITRATOS DE
 SECUNDÁRIOS          SULFATO, ÁCIDO      PERÓXIACETILA), HNO3,
                      SULFÔNICO,ETC        ALDEÍDOS, NITRATOS,
                                             SULFATOS, ETC.
TEMP. AMBIENTE       FRIA ( < 2 o C )       QUENTE (> 24 o C)
UMIDADE RELATIVA   ALTA, GERALMENTE      BAIXA. CLIMA GERALMENTE
    DO AR          COM NEBLINA               QUENTE E SECO.
HORÁRIO DE PICOS      MADRUGADA                MEIO DIA
Contribuição dos Veículos para a Poluição do Ar

Principais Fontes de Emissão:
• Gases de exaustão do motor: CO, HC, NOx, SOx, MP, CO2,
aldeídos, cetonas, ácidos orgânicos, álcoois etc.
• Vapores de combustível
• Gases e vapores do cárter: principalmente HC


    Vapores de combustível
    (~ 20% HC)                                     4 Tempos
                                                   (sem controle)
    Gás de exaustão
    (~100% CO, NOx,
    SOx, MP e 55% HC)

                 Emissões do cárter   (~ 25% HC)
Fontes potenciais de hidrocarbonetos poluentes
 provenientes de um automóvel (antigo) sem dispositivo de
 controle de poluição




    Efeitos de poluentes orgânicos na atmosfera :
 Efeitos diretos (doenças )
 Formação de poluentes secundários (Smog fotoquímico)
Smog Fotoquímico
  Redução do Smog Fotoquímico
 Por razões técnicas e econômicas, a estratégia mais comum é reduzir as
  emissões de hidrocarbonetos – Los Angeles

 Essa estratégia não reduz significadamente o O3 – pequenas quantidades de
  hidrocarbonetos controlam a velocidade das reações

 São os NOx que controlam as taxas das reações – fenômeno acontece
  também nas áreas rurais que situam-se na direção dos ventos provenientes
  dos centros urbanos poluídos

 Cidades que incorporam ou são circundadas por grandes áreas verdes
  (Atlanta e Geórgia) mantém a produção de smog mesmo com a redução da
  emissão antropogênica de hidrocarbonetos – necessária a redução de NOx
Smog Fotoquímico
  Redução do Smog Fotoquímico
Nas últimas décadas, as emissões de NOx por automóveis movidos à
gasolina são reduzidas pelo uso de conversores catalíticos colocados
nos tubos de escape
Smog Fotoquímico
Como funciona um catalisador automotivo?


                  2 NO•        N2 + O2

                                                       2 CO + O2           2 CO2
                 H2O + hidrocarb.        H2

                 2 H2 + 2NO•        N2 + 2 H2O        CaHbOc + O2          CO2 + H2O

                    catalisador de Rh                    catalisador de Pt / Pd

                 Câmara de redução                      Câmara de oxidação
Gases do motor
                                                                                       Saída para
                                              Ar adicional                             a atmosfera
Câmara de smog: Resultados típicos para uma mistura de
Hidrocarbonetos, NOx e ar


                                          Observações:
                                          - NO reduz
                                          enorme/ pela
                                          oxid. A NO2
                                          - Os HC são
                                          oxidados
                                          produzindo O3
                                          -Os principais
                                          pol. Secundários
                                          formados da
                                          fotooxid. dos HC
                                          são : aldeidos,
                                          CO, CO2 e PAN
Material Particulado

 Material particulado é o termo utilizado para uma mistura de
  partículas sólidas e gotas de líquidos encontrados na atmosfera.
 Particulados, ou material particulado (com sigla em inglês, PM)
  são partículas muito finas de sólidos ou líquidos suspensos num
  gás.
 Variam em tamanho entre menos de 10 nanômetros a mais de 100
  micrômetros em diâmetro.
 A notação PM10 é usada para descrever as partículas com menos
  de 10 micrometros e PM2.5 representam partículas com menos de
  2.5 micrometros em diâmetro aerodinâmico.
 Fontes de material      particulado   podem   ser   naturais   ou
  antropogênicas.
Material Particulado

 Entre as fontes naturais estão os vulcões, poeira, incêndios em
  florestas. Aerossol marítimo também é uma fonte de particulados
  que caem perto de onde são emitidos.
 As maiores fontes antropogênicas de particulados são a queima de
  combustíveis fósseis em motores de combustão interna de
  veículos, termoelétricas e indústrias e as poeiras de construção e
  de áreas onde a vegetação natural foi removida
Material Particulado


O principal fenômeno de remoção do PM da atmosfera é a sedimentação
Efeito Estufa

   Efeito estufa – fenômeno natural resultante do
    armazenamento de energia térmica na atmosfera
    terrestre

   O efeito estufa é benéfico ou maléfico?

   Aquecimento global – fenômeno provocado pelo
    aumento da temperatura média da Terra com
    conseqüências como as mudanças climáticas
Efeito Estufa
Efeito Estufa

Balanço de Energia da Terra
   A maior parte da energia proveniente do sol situa-se no
    comprimento de onda entre 400 e 750 nm (vis) e entre
    0,8 e 3 m (IR);
   Do total de luz incidente que atinge a superfície da
    Terra:
    30% é refletida de volta ao espaço;
    20% é absorvida por gases UV;
    50% é absorvida pelo CO2,H2O e gotículas de água
Efeito Estufa

Principais gases estufa
Em nossa atmosfera foram constatados o aumento extra
dos seguintes gases de efeito estufa:


               Gases de Efeito Estufa "Extra"   % em Volume

                    Dióxido de Carbono             49%
                          Metano                   18%
                          CFC's                    14%
                       Óxido Nitroso               6%
                       Outros Gases                13%
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa

   A radiação é absorvida quando a sua freqüência se
    iguala à freqüência do movimento interno de uma
    molécula;
   As freqüências do IR estão relacionados com as
    vibrações dos átomos que compõem as moléculas;


                             Estiramento de ligação
    Vibrações moleculares
    internas
                             Deformação angular
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa

         Estiramento de ligação


R                       R           R




            Deformação angular
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa


                     Deformação angular




    estiramento simétrico         estiramento assimétrico
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa


   A freqüência do movimento oscilatório depende:
    Do tipo de ligação (simples, dupla, tripla)
    Da identidade dos átomos envolvidos


   Para muitos tipos de ligação, a freqüência de estiramento não
    encontra-se na região do IR
    Exs: C – H (no metano) e O – H (água)


   A freqüência de estiramento da ligação C – F está na faixa do IR
    e as moléculas que possuem esta ligação intensificarão o efeito
    estufa
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa


   Para uma molécula absorver luz infravermelha durante uma
    vibração, é necessário que seu centro de carga positiva e
    seu centro de carga negativa apresentem alguma diferença
    momentânea – momento dipolar;


   Átomos    livres,   moléculas   diatômicas   homonucleares
    apresentam momentos dipolares iguais a zero
    Ex: O2 e N2
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa
   CO2 absorve radiação IR durante o estiramento assimétrico das
    ligações C = O

                    Estiramento simétrico



                O   C   O



                Estiramento assimétrico



            O   C       O
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa
Contribuição dos gases estufa no aquecimento



  Gás Estufa                      Faixa de absorção do IR
  Vapor de água                   Entre 5,5 e 7,5 μm
  Dióxido de carbono              < 5 μm e >13 μm
  Metano                          Ao redor de 7 μm
  Óxido nitroso                   Ao redor de 4 μm e 7 μm
  Ozônio                          Ao redor de 9 μm
  Clorofluorcarbonetos (CFCs)     Entre 7 e 13 μm
  Hexafluoreto de enxofre (SF6)   Ao redor de 12,5 μm
A Absorção da Energia pelos Gases Estufa
Efeito Estufa

Conseqüências do aquecimento global


   Aumento da temperatura média global
   Aumento do nível dos oceanos
   Derretimento das calotas polares
Alterações   climáticas
   Modificações na vegetação
Efeito Estufa
Efeito Estufa
Redução do Aquecimento Global
 Para interromper o aquecimento global, será preciso substituir os
  combustíveis fósseis pôr uma fonte limpa de energia, que não
  produza o gás carbônico;

Diminuir a poluição:
 Das fábricas colocando filtros nas chaminés;
 Dos carros, diminuindo assim, a emissão de poluentes;
 De aerossóis, desodorantes, etc, que também lançam o CFCs na
   atmosfera;
 Diminuir o desmatamento, pois as árvores são uma espécie de filtro
   natural absorvendo o CO2 e eliminam O2 purificando o ar
EFEITO ESTUFA X MUDANÇAS CLIMÁTICAS




   AUMENTO GERAL DE TEMPERATURA, A LATITUDES MAIS ALTAS DO
    HEMISFÉRIO NORTE.

   ALTERAÇÃO NOS PADRÕES DE PRECIPITAÇÃO, MUDANÇAS EM
    LARGA ESCALA NA DISTRIBUIÇÃO DE TERRAS CULTIVÁVEIS.

   ALTERAÇÃO MUITO RÁPIDA NA DISTRIBUIÇÃO DE DIFERENTES
    ECOSSISTEMAS.

   AUMENTO EM PADRÕES EXTERNOS METEOROLÓGICOS,
    TEMPESTADES .

   MUDANÇAS NA CIRCULAÇÃO OCEÂNICA
QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O
             AQUECIMENTO GLOBAL


 1 - Níveis atmosféricos de gases estufa aumentaram em
      relação a seus níveis históricos e eles continuam a
                           aumentar.

      CO2 hoje :  360 ppm (25% mais alto do que
                    seu nível médio em 1800)

       CH4 na atmosfera determinado em bolhas
           de ar no gelo era cerca de 700 ppb até
             a metade do século XVII , quando
            começou a aumentar até o seu nível
                     atual de 1720 ppb.

      N2O tinha historicamente uma concentração
           de 275 ppb, começando a aumentar no
         século XX até seu nível atual de 310 ppb.
QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O
          AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.)


            2-   A Terra aqueceu neste último século

As temperaturas medidas que levam a esta conclusão eram feitas
  em locais em torno do globo, que podem promover problemas
                   de interpretação de dados :

           Uso de diferentes tipos de dispositivos para as
                      medidas de temperatura

            Muitas estações de medidas instalaram-se em
            locais onde cresciam cidades (ilhas de calor).


Apesar das dificuldades de interpretação, os resultados de vários
    grupos de pesquisa apontaram consistentemente para uma
   variação de 0,3 a 0,6 oC de aumento da temperatura no século
                               passado.
QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O
                 AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.)

      3 - Estudos em perfis de gelo levam à conclusão que há uma
         associação entre altos níveis de CO2 e o aquecimento global



                                           O gelo estocado no interior
                                           das geleiras encapsula a
                                           atmos-fera do período em
                                           que se deu o congelamento

                                     Gelo mais antigo datado : 800.000 anos
                                   Teoricamente pode-se encontrar gelo de
                                   milhões de anos !!!

 Análises de bolhas de ar aprisionadas no gelo do Ártico datando de 160.000
anos atrás indicam que períodos glaciais eram associados com baixos níveis
atmosféricos de CO2 e períodos interglaciais com níveis mais altos. Entretanto,
não se sabe se o nível de CO2 aumentou antes de cada aquecimento
interglacial e portanto se ele foi a causa do aquecimento!
QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O
           AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.)


4 - O Nível do Mar tem aumentado e geleiras estão derretendo


 Com o possível aquecimento, geleiras na Groelândia e na
  Antártica podem derreter levando a um aumento ainda maior do
  NM.


  -Um mapa de 100 anos atrás mostra uma ilha conectada à
  Antártica por uma placa de gelo. Imagens modernas de satélite
  mostram a mesma ilha cercada de água.

  -Outras observações da NASA por satélite mostram o gelo do mar
  diminuindo tanto no Ártico como na Antártica.
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???

 Estocolmo, Suécia/ 1972 : Conferência das Nações Unidas sobre Meio
Ambiente e Desenvolvimento :

     * Reuniu 113 países e 400 ONGs



 Rio de Janeiro / 1992 : Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente
e Desenvolvimento (ECO 92):

     * Assinada a “CONVENÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS SOBRE MUDANÇA DO
CLIMA” por 154 países. A convenção entrou em vigor em 1994, levando os
representantes dos países signatários a se reunir anualmente a partir de 1995,
nas conferências das partes do clima (COPs)

             “RETORNO AOS NÍVEIS DE 1990 PARA O ANO 2000”.
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???

1993 : Plano de Ação americano para Mudanças Climáticas.

“ medidas foram planejadas visando conservação de energia :

Produtores e usuários de motores deveriam reduzir a energia que consomem.
O DOE (Depto de energia dos Estados Unidos) incentivou as plantas de
produção de energia a usarem gás natural para reduzirem a s emissões de
CO2.
Foram oferecidos incentivos para o desenvolvimento de utensílios
domésticos de baixo consumo de energia.
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???


 COP 1 – Berlim (1995)
* Início do processo da negociação de metas e prazos para a redução das
emissões de gases de efeito estufa pelos países desenvolvidos.


 COP 2 – Genebra, Suíça (1996)
* Aprovou o relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças
Climáticas (IPCC). Já nessa época, vários países expressavam a necessidade
de se estabelecerem metas de redução.

 COP 3 – Kyoto, Japão (1997)
* Foi proposto e aceito por representantes de 189 países o Protocolo de
Kyoto, que definiu metas obrigatórias para o período de 2008 a 2012.
Protocolo de Kyoto, Japão 1997




                                              Válido para
                                           todos os outros
                                            “gases estufa”




Tratado com compromissos mais rígidos para a redução da emissão dos gases
que provocam o efeito estufa, estabelecendo que :Até o período de 2008 a 2012, a
redução deve ser de 5% em relação a 1990.
Principal instrumento do Protocolo de Kyoto :
       MDL (Mecanismo de Desenvolvimento Limpo)

    Empresas e países industrializados que não conseguirem reduzir suas
     emissões aos limites exigidos devem patrocinar projetos de plantio de
     árvores ou adoção de energias não poluentes em países em
     desenvolvimento, como forma de compensar sua produção de CO2.
                              
    Em troca, o patrocinador recebe créditos que podem ser comercializados
     em Bolsas de Valores.
       Participaram:              Ratificado por    Adesões somam apenas  36 % das
        170 países                71 países         emissões mundiais de CO2


                                                    É necessário min. de 55 %
                                                    para o tratado ter efeito
Entre 2008 e 2012, a redução deveria ser de 5% em
    relação a 1990


      Estimativa : taxas de emissão dos EUA irão aumentar em até 43 % até 2020!!!
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???


 COP 4 – Buenos Aires, Argentina (1998)
* Estabeleceu o período de dois anos para o desenvolvimento de ferramentas
para a implementação do protocolo.


 COP 5 – Bonn, Alemanha (1999)
*Foi marcada por discussões técnicas sobre o documento.

 COP 6 – Haia, Holanda (2000)
* Delineou-se a dificuldade que o planeta enfrentaria para proteger-se dos
malefícios da emissão descontrolada dos gases do efeito estufa.
* A conferência foi marcada pela recusa dos países da União Européia em
aceitar uma proposta de compromisso para a redução dos gases. Essa
posição fez com que as negociações fracassassem e fossem retomadas em
conferência extraordinária, em Junho de 001 (Bonn).
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???

 COP 6(2), COPs 7, 8, 9, 10, 11 e 12 (esta última em 2006, em Nairóbi, África)
•Não avançaram em termos de discussões centraram-se no que aconteceria
quando o Protocolo de Kyoto expirasse.


 COP 13 – Bali, (2007)
*Configurou-se o desejo de um novo acordo pós-Kyoto e deu-se um passo
significativo, com a croição do Plano de Ação de Bali, pelo qual os países
passariam a ter prazo até dezembro de 2009, quando ocorreria a COP 15,
para elaborar os passos posteriores a expiração.

 COP 14 – Poznan, Polônia (2008)
* Dedicou-se à definição do plano de trabalho da COP 15.
Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???

            Atualmente 193 países participam das negociações.


   Tanto o Protocolo de Kyoto quanto o mercado de créditos de carbono
       fracassaram na tentativa de mitigar o aquecimento do planeta.


 COP 15 – Copenhague, (2009)
*Objetivo: estabelecer novos compromissos para a redução das emissões de
gases do efeito estufa.
Resultado: a conferência terminou com um documento sem valor legal, que
solicita – mas não exige – que os maiores poluidores (china e Estados
Unidos) façam cortes mais profundos, e mostrou que a efetividade do
sistema de negociações multilaterais requer um consenso, por enquanto
distante, para a tomada de decisões urgentes.

 COP 16 – México (2010)
METAIS PESADOS NO AMBIENTE




   PRINCIPAIS : Hg , Pb , Cd , As (uso extensivo, toxicidade , larga
    distribuição , ocorrência frequente de níveis tóxicos.

   COMPORTAMENTO NO AMBIENTE: NÃO SÃO DEGRADÁVEIS 

                                     ACUMULAM NO AMBIENTE

   ALTA DENSIDADE            Deslocamento fácil para o fundo de

                                     Ambientes aquáticos

   TRANSPORTADOS              ADSORVIDOS NO MATERIAL

      PELO AR                PARTICULADO SUSPENSO NO AR 

                   DEPOSITADOS NOS RECEPTORES VIA AÉREA.
METAIS PESADOS NO AMBIENTE



   Grande toxicidade na forma de cátions e quando ligados a
    cadeias curtas de átomos de carbono.



   Afinidade com grupos sulfidrilas (SH), os quais ocorrem
    normalmente nas enzimas que controlam a velocidade de
    reações metabólicas críticas no corpo humano  enzimas
    deixam de atuar normalmente  saude humana é afetada
    adversamente.



   Observação : a toxicidade dos metais depende muito de sua
    forma química (especiação)
Hg no ambiente


   FONTES PRINCIPAIS ANTROPOGÊNICAS : Mineração e fundição de
    Cinabre (HgS) / Plantas de cloro-soda, HCl, HAc (como cátodo líquido na
    produção eletrolítica) / Indústrias e usos variados (tinta, bateria,
    termômetro, amálgamas,etc.) /Prospecção de ouro / Fungicida na
    agricultura / Queima de combustível fóssil / Fabricação deinstrumentos.

   FORMA FÍSICA PREDOMINANTE NO AR : Gasosa (95%) e particulada

   PRINCIPAL EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL : Vapores em atividades de
    extração e refino
Hg no ambiente

PRINCIPAIS FORMAS QUÍMICAS NO AMBIENTE :
Metálico/Derivados orgânicos (fenil, etil, metil): lipossolúveis/Diversas
formas químicas inorgânicas e orgânicas de diferentes graus de
toxicidade .

ENTRADA NO ORGANISMO: Inalação, ingestão, pele (sais)

ACUMULAÇÃO: Sistema nervoso central

EFEITOS DA EXPOSIÇÃO PROLONGADA : Problemas
pulmonares, gastrointestinais e renais / Sintomas neurológicos
(tremores, deficiência mental,etc.)

VIDA MÉDIA CORPORAL : 69 dias(metil mercúrio); 58 dias(vapores
metálicos); 37 dias (sais inorgânicos)
Hg no ambiente
   LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 Hg no ar amb. /
    em amb. Trab. : 10-100 g m-3 Hg e 10-50 Hg orgânico
    (média diária), com valores máximos de 150 e 100
    respectivamente.

   LIMITES RECOMENDADOS na Europa: Média Anual :
                                           1g m-3 (Hg total)

   CONSUMO DIÁRIO : 0.001- 0.3 mg (adultos)

   CONTEUDO APROX.NO CORPO HUMANO : 13 mg

   INTOXICAÇÕES AMB. RELEVANTES E DOENÇAS :
    Consumo de grãos submetidos à aplicação de fungicida
    contendo Hg / Consumo de peixes contendo altos níveis
    de Hg-metilado (doença de Minamata).
Pb no ambiente

   FONTES PRINCIPAIS ANTRÓPICAS : Mineração e fundição de Pb e
    Zn / Producão de ferro, aço, cobre, ligas, etc./ Indústrias químicas e
    Incineradores / Queima de gasolina com Pb-tetraetila (banido do Brasil
    desde 1985)

   FORMA FÍSICA PREDOMINANTE NO AR : Partículas em suspensão,
    finas e grossas.

   PRINCIPAL EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL : Mineração,fundição e
    refino

   PRINCIPAIS FORMAS QUÍMICAS NO AMBIENTE : Vapores de Pb
    (operações a altas temperaturas) / Sais
Pb no ambiente


ENTRADA NO ORGANISMO: Ingestão/ Inalação

ACUMULAÇÃO: Sangue (exposição recente) / Tecidos
(principalmente ósseo)

EFEITOS DA EXPOSIÇÃO PROLONGADA : Ataxia(falta de
coordenação na ativi-dade muscular voluntária)/Anemia/Convulsões/
Alteração de personalidade e capacidade intelectual / Parestesia de
mãos e pés (sensação de formigamento e queimadura da pele)

LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 no ar amb. / em amb. Trab. :
50-200 g m-3 (média diária), e 10-450 (Faixa de valores)
Pb no ambiente

   LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 no ar amb. / em amb. Trab. :
    50-200 g m-3 (média diária), e 10-450 (Faixa de valores)

   LIMITES RECOMENDADOS na Europa: Média Anual : 1g m-3

   CONSUMO DIÁRIO : 0.1-0.5 mg mg

   CONTEUDO APROX.NO CORPO HUMANO : 120mg

   INTOXICAÇÕES AMB. RELEVANTES E DOENÇAS : Plumbismo
    (alteração do sistema nervoso central) resultante de ingestão oral de
    Pb por crianças no ambiente caseiro).
Para refletir...

No início da década de 80 o dirigente do Scripps Institution of
Oceanography, Roger Revelle, disse:




                                      “As mudanças não serão grandes
                                      acontecimentos; serão alterações
                                       ambientais lentas e difusas. A
                                        maioria das pessoas nem se
                                       aperceberá delas, ano a ano.”

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  • 1. Atmosfera: principais aspectos da química atmosférica, poluentes – compostos orgânicos e inorgânicos, material particulado Andréa Pires Fernandes
  • 2. Tópicos  Atmosfera  Troposfera  Poluentes atmosféricos  Smog Fotoquímico  Efeito Estufa
  • 3. Atmosfera CAMADA FINA DE GASES E PARTÍCULAS QUE COBRE A SUPERFÍCIE DA TERRA. Importância da Atmosfera  Reservatório de gases e partículas  Modera a temperatura da terra  Absorve energia protegendo a superfície da terra  Transporta energia através das regiões equatoriais  Caminho para a água (vapor) se movimentar no ciclo hidrológico.
  • 4. Atmosfera  Mais de 99% da massa de toda a atmosfera está confinada dentro dos primeiros 30 km sobre nossas cabeças;  A troposferaé uma região de apenas 15 km de espessura e que contém 85% da massa de toda a atmosfera As principais regiões da atmosfera terrestre
  • 5. Troposfera É a região da atmosfera que está contato com a superfície do planeta e sofre influência direta do aquecimento dessa superfície e do depósito de poluentes Características da troposfera: (1) Dinamismo – intenso transporte de matéria e energia devido às correntes de convecção
  • 6. Troposfera Características da troposfera: (2) Gradiente de temperatura: a temperatura decresce à medida que se aumenta a altitude (3) É deposito direto de gases poluentes e material particulado provenientes de atividades antropogênicas ou naturais
  • 7. Constituintes Gasosos na Atmosfera lista de componentes da massa seca total, indicando as suas concentrações aproximadas Diminuição da concentração
  • 8. Por quê medir constituintes atmosféricos?  Avaliar efeitos de poluição sobre o homem e seu ambiente e identificar qualquer causa possível e relação de efeitos entre concentração de poluentes e efeitos sobre a saúde ou mudanças climáticas;  Estudar e avaliar interações de poluentes e/ou níveis: alocação de fontes, estudos do comportamento atmosférico de substâncias químicas e seu destino (forma original ou transformada);  Controles legislativos de emissões de poluentes para assegurar a conformidade da qualidade do ar com padrões de emissão;  Ativar procedimentos de emergência em áreas com tendências a episódios agudos de poluição; Obter registro histórico da qualidade ambiental, fornecendo uma base de dados para uso futuro ( estudos epidemiológicos).
  • 9. Poluente Atmosférico  Conforme a Resolução CONAMA no 03/90 (IBAMA, 2006) poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar:  i - impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;  ii - inconvenientemente ao bem-estar público;  iii - danoso aos materiais, à fauna e a flora;  iv - prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade.
  • 10. Modalidade Tipo de Fonte Poluentes de Fonte Processos Industriais MP, SOx, NOx, CO, HC Caldeiras, Fornos e Aquecedores MP, SOx, NOx, CO, HC Construção Civil MP Antropogênicas Queima ao Ar Livre e Queimadas MP, SOx, NOx, CO, HC FIXAS Exploração, Beneficiamento, Movimentação e Estocagem MP de Materiais Fragmentados Tipo de Veículo/Fonte Tipo de Combustível Avião Gasolina de aviação e/ou NOx, HC, MP querosene Navios e Barcos Diesel / Óleo Combustível MP, SOx, NOx, CO, HC MÓVEIS Caminhão e Ônibus Diesel MP, SOx, NOx, CO, HC Automóveis e Gasolina / Álcool MP, NOx, CO, HC, Motocicletas Aldeidos Tipos de Fontes Oceânica MP Naturais Decomposição Biológica SOx, H2S, HC, Compostos de Enxofre Praias e Dunas MP Queimadas MP, SOx, NOx, CO, HC Erosão Eólica do Solo e Superfícies MP
  • 11. Fontes de Poluentes para Troposfera Exemplos de fontes de combusão • Erupções vulcânicas •Transporte Rodoviário • Queima espontânea • Queima de biomassa de florestas • Combustão doméstica • Tabagismo
  • 12. Poluentes da troposfera Primários  São responsáveis diretos por danos permanentes nos pulmões e doenças respiratórias Óxidos de nitrogênio (NOx) Dióxidos de enxofre (SO2) Compostos orgânicos voláteis (COVs) Materiais particulados (PM2,5 e PM10) Secundários  São originados a partir de reações dos poluentes primários presentes na atmosfera. Ozônio (O3) HNO3
  • 13. Padrões nacionais de qualidade do ar
  • 14. Grandes alterações da troposfera Smog Fotoquímico Efeito estufa Chuva Ácida Inversão Térmica Material particulado
  • 15. Necessidade de identificação e quantificação dos compostos reduzidos de enxofre no ambiente Deposição ácida Ciclo biogeoquímico global do enxofre Problemas de odor Balanço da radiação da Terra Qualidade do petróleo e substância químicas
  • 16. Acidez na precipitação Precipitação ácida (úmida ou seca)  Resultado da poluição do ar causada por queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e outros contendo N e S)  Resultado da dissolução de óxidos de N e S, produzindo mistura de ácidos (nitroso, nítrico, sulfuroso e sulfúrico)
  • 17.
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23. Efeito da chuva ácida sobre monumentos
  • 24. Smog Fotoquímico É um fenômeno caracterizado pela formação de uma névoa castanha rica em O3 entre outros poluentes, em áreas urbanas devido a ação da luz sobre estes poluentes primários “O Smog é uma camada de O3 no lugar Smoke = fumaça errado!” Smog Fog = névoa (neblina) COVs + NO + O2 + luz solar → mistura de O3, HNO3, compostos orgânicos Poluentes Primários Poluentes Secundários
  • 25. Smog Fotoquímico (a) (b) Fenômeno do Smog na cidade de Los Angeles (a) 8:00 h e (b) entre 10 e 12:00 h
  • 26. Smog Fotoquímico Os compostos orgânicos voláteis  Chamam-se COVs por possuírem uma alta pressão de vapor e em conseqüência se evaporam facilmente à temperatura ambiente  Os COVs são encontrados em gasolina, tintas, vernizes e produtos e limpeza domésticas  Também são emitidos durante a combustão dos combustíveis (gasolina, madeira, carvão, gás natural, etc), sendo os automóveis a fonte principal dos COVs  Os COVs mais reativos no ar urbano são os hidrocarbonetos que possuem ligação dupla dado que eles podem adicionar-se aos radicais livres
  • 27. Smog Fotoquímico Concentração dos principais COVs na atmosfera da cidade de Taipei (Taiwan) Composto Concentração na atmosfera (g/m3) Tolueno 980 m,p-xileno 910 o-xileno 510 Benzeno 370 Etilbenzeno 310 1,3,5-tirmetilbenzeno 230 1-etil-4-metilbenzeno 200 Hexano 150 Heptano 130 1-etil-2metilbenzeno 120
  • 28. Smog Fotoquímico Fatores que promovem o Smog Fotoquímico:  Intenso tráfego de veículo para emissão de NO, COVs e outros hidrocarbonetos  Temperaturas moderadamente elevadas  Luminosidade solar abundante  Pouco movimento relativo da massa de ar  Fatores geográficos (presença de montanhas) Cidades com problemas de smog: Los Angeles, Denver, México, Tóquio, Antenas, São Paulo e Roma
  • 29. Smog ácido (Londrino) Atmosfera = Reator contendo: SO2 + partículas de metais pesados e de ferrugem  Aceleram nas gotículas de neblina a formação de ácido sulfúrico: SO2 + H2O + 1/2 O2 Catalisador H2SO4  A neblina se torna ácida
  • 30. Smog Fotoquímico Origem : Los Angeles  FORMAÇÃO Reação de VOC’s e Óxidos de Nitrogênio sob a luz solar de verão formando Ozônio, o principal componente do SMOG FOTOQUÍMICO e outros oxidantes fotoquímicos, inclusive Nitratos de Peroxiacetilas (PAN’s) e NO2.  Efeitos Irritação dos olhos / Dor de cabeça / Problemas pulmonares
  • 31. Smog Fotoquímico Os reagentes originais mais importantes nas reações com os COVs são os óxidos de nitrogênio e o radical hidroxila Óxidos de nitrogênio gasosos são produzidos sempre que um combustível é queimado em presença e ar chama Queima N2 + O2 2NO O óxido nítrico no ar é gradualmente oxidado para a formação de NO2 chama Queima 2NO + O2 2NO2
  • 32. Smog Fotoquímico A reatividade dos compostos na atmosfera A importância do radical hidroxila (OH)  Os gases não reagem diretamente com o oxigênio molecular (O2)  Na troposfera o OH é produzido quando átomos de oxigênio, no estado excitado, reagem com vapor de água UV-B O3 O2 O O H2O 2OH
  • 33. Smog Fotoquímico A reatividade dos compostos na atmosfera R R R R C C + OH C C OH H H H H O R O R O R R R R O2 NO C C OH C C OH C C OH NO2 + H H H H H H
  • 34. Smog Fotoquímico A reatividade dos compostos na atmosfera Fonte de O UV-A NO2 NO + O O + O2 O3 NO + O3 NO2 + O2
  • 35. Smog Fotoquímico A reatividade dos compostos na atmosfera Decomposição espontânea por clivagem da ligação C-C: O R R R OH C C OH C O R C H H H H Aldeído OH R R C O2 HOO + C O H H Aldeído Reação Global: RCH CHR OH 2 O2 + NO 2 RHC O HOO NO2
  • 36. Smog Fotoquímico A reatividade dos compostos na atmosfera Desativação dos radicais O PAN é um composto que provoca irritação nos olhos e vias Radical + Radical → Molécula não-radicalar respiratórias! OH + NO2 HNO3 O O + NO2 CH3 C CH3 C O O NO2 O O nitrato de peroxiacetila (PAN)
  • 37. COMPARAÇÃO DE CARACTERÍSTICAS GERAIS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA SULFUROSA DE LONDRES E DA POLUIÇÃO FOTOQUÍMICA DE LOS ANGELES CARCTERÍSTICA POLUIÇÃO SULFUROSA POLUIÇÃO FOTOQUÍMICA (LONDRES) (LOS ANGELES) PRIMEIRO SÉCULOS ATRÁS MEADOS 1940 RECONHECIMENTO POLUENTES SO2, PARTÍCULAS DE ORGÂNICOS, NOx PRIMÁRIOS FULIGEM POLUENTES H2SO4, AEROSSOIS DE O3, PAN (NITRATOS DE SECUNDÁRIOS SULFATO, ÁCIDO PERÓXIACETILA), HNO3, SULFÔNICO,ETC ALDEÍDOS, NITRATOS, SULFATOS, ETC. TEMP. AMBIENTE FRIA ( < 2 o C ) QUENTE (> 24 o C) UMIDADE RELATIVA ALTA, GERALMENTE BAIXA. CLIMA GERALMENTE DO AR COM NEBLINA QUENTE E SECO. HORÁRIO DE PICOS MADRUGADA MEIO DIA
  • 38. Contribuição dos Veículos para a Poluição do Ar Principais Fontes de Emissão: • Gases de exaustão do motor: CO, HC, NOx, SOx, MP, CO2, aldeídos, cetonas, ácidos orgânicos, álcoois etc. • Vapores de combustível • Gases e vapores do cárter: principalmente HC Vapores de combustível (~ 20% HC) 4 Tempos (sem controle) Gás de exaustão (~100% CO, NOx, SOx, MP e 55% HC) Emissões do cárter (~ 25% HC)
  • 39. Fontes potenciais de hidrocarbonetos poluentes provenientes de um automóvel (antigo) sem dispositivo de controle de poluição Efeitos de poluentes orgânicos na atmosfera :  Efeitos diretos (doenças )  Formação de poluentes secundários (Smog fotoquímico)
  • 40. Smog Fotoquímico Redução do Smog Fotoquímico  Por razões técnicas e econômicas, a estratégia mais comum é reduzir as emissões de hidrocarbonetos – Los Angeles  Essa estratégia não reduz significadamente o O3 – pequenas quantidades de hidrocarbonetos controlam a velocidade das reações  São os NOx que controlam as taxas das reações – fenômeno acontece também nas áreas rurais que situam-se na direção dos ventos provenientes dos centros urbanos poluídos  Cidades que incorporam ou são circundadas por grandes áreas verdes (Atlanta e Geórgia) mantém a produção de smog mesmo com a redução da emissão antropogênica de hidrocarbonetos – necessária a redução de NOx
  • 41. Smog Fotoquímico Redução do Smog Fotoquímico Nas últimas décadas, as emissões de NOx por automóveis movidos à gasolina são reduzidas pelo uso de conversores catalíticos colocados nos tubos de escape
  • 42. Smog Fotoquímico Como funciona um catalisador automotivo? 2 NO• N2 + O2 2 CO + O2 2 CO2 H2O + hidrocarb. H2 2 H2 + 2NO• N2 + 2 H2O CaHbOc + O2 CO2 + H2O catalisador de Rh catalisador de Pt / Pd Câmara de redução Câmara de oxidação Gases do motor Saída para Ar adicional a atmosfera
  • 43. Câmara de smog: Resultados típicos para uma mistura de Hidrocarbonetos, NOx e ar Observações: - NO reduz enorme/ pela oxid. A NO2 - Os HC são oxidados produzindo O3 -Os principais pol. Secundários formados da fotooxid. dos HC são : aldeidos, CO, CO2 e PAN
  • 44. Material Particulado  Material particulado é o termo utilizado para uma mistura de partículas sólidas e gotas de líquidos encontrados na atmosfera.  Particulados, ou material particulado (com sigla em inglês, PM) são partículas muito finas de sólidos ou líquidos suspensos num gás.  Variam em tamanho entre menos de 10 nanômetros a mais de 100 micrômetros em diâmetro.  A notação PM10 é usada para descrever as partículas com menos de 10 micrometros e PM2.5 representam partículas com menos de 2.5 micrometros em diâmetro aerodinâmico.  Fontes de material particulado podem ser naturais ou antropogênicas.
  • 45. Material Particulado  Entre as fontes naturais estão os vulcões, poeira, incêndios em florestas. Aerossol marítimo também é uma fonte de particulados que caem perto de onde são emitidos.  As maiores fontes antropogênicas de particulados são a queima de combustíveis fósseis em motores de combustão interna de veículos, termoelétricas e indústrias e as poeiras de construção e de áreas onde a vegetação natural foi removida
  • 46. Material Particulado O principal fenômeno de remoção do PM da atmosfera é a sedimentação
  • 47. Efeito Estufa  Efeito estufa – fenômeno natural resultante do armazenamento de energia térmica na atmosfera terrestre  O efeito estufa é benéfico ou maléfico?  Aquecimento global – fenômeno provocado pelo aumento da temperatura média da Terra com conseqüências como as mudanças climáticas
  • 49. Efeito Estufa Balanço de Energia da Terra  A maior parte da energia proveniente do sol situa-se no comprimento de onda entre 400 e 750 nm (vis) e entre 0,8 e 3 m (IR);  Do total de luz incidente que atinge a superfície da Terra: 30% é refletida de volta ao espaço; 20% é absorvida por gases UV; 50% é absorvida pelo CO2,H2O e gotículas de água
  • 50. Efeito Estufa Principais gases estufa Em nossa atmosfera foram constatados o aumento extra dos seguintes gases de efeito estufa: Gases de Efeito Estufa "Extra" % em Volume Dióxido de Carbono 49% Metano 18% CFC's 14% Óxido Nitroso 6% Outros Gases 13%
  • 51. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa  A radiação é absorvida quando a sua freqüência se iguala à freqüência do movimento interno de uma molécula;  As freqüências do IR estão relacionados com as vibrações dos átomos que compõem as moléculas;  Estiramento de ligação Vibrações moleculares internas  Deformação angular
  • 52. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa Estiramento de ligação R R R Deformação angular
  • 53. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa Deformação angular estiramento simétrico estiramento assimétrico
  • 54. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa  A freqüência do movimento oscilatório depende: Do tipo de ligação (simples, dupla, tripla) Da identidade dos átomos envolvidos  Para muitos tipos de ligação, a freqüência de estiramento não encontra-se na região do IR Exs: C – H (no metano) e O – H (água)  A freqüência de estiramento da ligação C – F está na faixa do IR e as moléculas que possuem esta ligação intensificarão o efeito estufa
  • 55. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa  Para uma molécula absorver luz infravermelha durante uma vibração, é necessário que seu centro de carga positiva e seu centro de carga negativa apresentem alguma diferença momentânea – momento dipolar;  Átomos livres, moléculas diatômicas homonucleares apresentam momentos dipolares iguais a zero Ex: O2 e N2
  • 56. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa  CO2 absorve radiação IR durante o estiramento assimétrico das ligações C = O Estiramento simétrico O C O Estiramento assimétrico O C O
  • 57. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa Contribuição dos gases estufa no aquecimento Gás Estufa Faixa de absorção do IR Vapor de água Entre 5,5 e 7,5 μm Dióxido de carbono < 5 μm e >13 μm Metano Ao redor de 7 μm Óxido nitroso Ao redor de 4 μm e 7 μm Ozônio Ao redor de 9 μm Clorofluorcarbonetos (CFCs) Entre 7 e 13 μm Hexafluoreto de enxofre (SF6) Ao redor de 12,5 μm
  • 58. A Absorção da Energia pelos Gases Estufa
  • 59. Efeito Estufa Conseqüências do aquecimento global  Aumento da temperatura média global  Aumento do nível dos oceanos  Derretimento das calotas polares Alterações climáticas  Modificações na vegetação
  • 61. Efeito Estufa Redução do Aquecimento Global Para interromper o aquecimento global, será preciso substituir os combustíveis fósseis pôr uma fonte limpa de energia, que não produza o gás carbônico; Diminuir a poluição:  Das fábricas colocando filtros nas chaminés;  Dos carros, diminuindo assim, a emissão de poluentes;  De aerossóis, desodorantes, etc, que também lançam o CFCs na atmosfera;  Diminuir o desmatamento, pois as árvores são uma espécie de filtro natural absorvendo o CO2 e eliminam O2 purificando o ar
  • 62. EFEITO ESTUFA X MUDANÇAS CLIMÁTICAS  AUMENTO GERAL DE TEMPERATURA, A LATITUDES MAIS ALTAS DO HEMISFÉRIO NORTE.  ALTERAÇÃO NOS PADRÕES DE PRECIPITAÇÃO, MUDANÇAS EM LARGA ESCALA NA DISTRIBUIÇÃO DE TERRAS CULTIVÁVEIS.  ALTERAÇÃO MUITO RÁPIDA NA DISTRIBUIÇÃO DE DIFERENTES ECOSSISTEMAS.  AUMENTO EM PADRÕES EXTERNOS METEOROLÓGICOS, TEMPESTADES .  MUDANÇAS NA CIRCULAÇÃO OCEÂNICA
  • 63. QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O AQUECIMENTO GLOBAL 1 - Níveis atmosféricos de gases estufa aumentaram em relação a seus níveis históricos e eles continuam a aumentar. CO2 hoje :  360 ppm (25% mais alto do que seu nível médio em 1800) CH4 na atmosfera determinado em bolhas de ar no gelo era cerca de 700 ppb até a metade do século XVII , quando começou a aumentar até o seu nível atual de 1720 ppb. N2O tinha historicamente uma concentração de 275 ppb, começando a aumentar no século XX até seu nível atual de 310 ppb.
  • 64. QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.) 2- A Terra aqueceu neste último século As temperaturas medidas que levam a esta conclusão eram feitas em locais em torno do globo, que podem promover problemas de interpretação de dados :  Uso de diferentes tipos de dispositivos para as medidas de temperatura  Muitas estações de medidas instalaram-se em locais onde cresciam cidades (ilhas de calor). Apesar das dificuldades de interpretação, os resultados de vários grupos de pesquisa apontaram consistentemente para uma variação de 0,3 a 0,6 oC de aumento da temperatura no século passado.
  • 65. QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.) 3 - Estudos em perfis de gelo levam à conclusão que há uma associação entre altos níveis de CO2 e o aquecimento global O gelo estocado no interior das geleiras encapsula a atmos-fera do período em que se deu o congelamento Gelo mais antigo datado : 800.000 anos Teoricamente pode-se encontrar gelo de milhões de anos !!!  Análises de bolhas de ar aprisionadas no gelo do Ártico datando de 160.000 anos atrás indicam que períodos glaciais eram associados com baixos níveis atmosféricos de CO2 e períodos interglaciais com níveis mais altos. Entretanto, não se sabe se o nível de CO2 aumentou antes de cada aquecimento interglacial e portanto se ele foi a causa do aquecimento!
  • 66. QUATRO RAZÕES QUE JUSTIFICAM SUSPEITAS SOBRE O AQUECIMENTO GLOBAL (Cont.) 4 - O Nível do Mar tem aumentado e geleiras estão derretendo  Com o possível aquecimento, geleiras na Groelândia e na Antártica podem derreter levando a um aumento ainda maior do NM. -Um mapa de 100 anos atrás mostra uma ilha conectada à Antártica por uma placa de gelo. Imagens modernas de satélite mostram a mesma ilha cercada de água. -Outras observações da NASA por satélite mostram o gelo do mar diminuindo tanto no Ártico como na Antártica.
  • 67. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???  Estocolmo, Suécia/ 1972 : Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento : * Reuniu 113 países e 400 ONGs  Rio de Janeiro / 1992 : Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (ECO 92): * Assinada a “CONVENÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS SOBRE MUDANÇA DO CLIMA” por 154 países. A convenção entrou em vigor em 1994, levando os representantes dos países signatários a se reunir anualmente a partir de 1995, nas conferências das partes do clima (COPs) “RETORNO AOS NÍVEIS DE 1990 PARA O ANO 2000”.
  • 68. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ??? 1993 : Plano de Ação americano para Mudanças Climáticas. “ medidas foram planejadas visando conservação de energia : Produtores e usuários de motores deveriam reduzir a energia que consomem. O DOE (Depto de energia dos Estados Unidos) incentivou as plantas de produção de energia a usarem gás natural para reduzirem a s emissões de CO2. Foram oferecidos incentivos para o desenvolvimento de utensílios domésticos de baixo consumo de energia.
  • 69. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???  COP 1 – Berlim (1995) * Início do processo da negociação de metas e prazos para a redução das emissões de gases de efeito estufa pelos países desenvolvidos.  COP 2 – Genebra, Suíça (1996) * Aprovou o relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Já nessa época, vários países expressavam a necessidade de se estabelecerem metas de redução. COP 3 – Kyoto, Japão (1997) * Foi proposto e aceito por representantes de 189 países o Protocolo de Kyoto, que definiu metas obrigatórias para o período de 2008 a 2012.
  • 70. Protocolo de Kyoto, Japão 1997 Válido para todos os outros “gases estufa” Tratado com compromissos mais rígidos para a redução da emissão dos gases que provocam o efeito estufa, estabelecendo que :Até o período de 2008 a 2012, a redução deve ser de 5% em relação a 1990.
  • 71. Principal instrumento do Protocolo de Kyoto : MDL (Mecanismo de Desenvolvimento Limpo)  Empresas e países industrializados que não conseguirem reduzir suas emissões aos limites exigidos devem patrocinar projetos de plantio de árvores ou adoção de energias não poluentes em países em desenvolvimento, como forma de compensar sua produção de CO2.   Em troca, o patrocinador recebe créditos que podem ser comercializados em Bolsas de Valores. Participaram: Ratificado por Adesões somam apenas  36 % das 170 países 71 países emissões mundiais de CO2 É necessário min. de 55 % para o tratado ter efeito Entre 2008 e 2012, a redução deveria ser de 5% em relação a 1990 Estimativa : taxas de emissão dos EUA irão aumentar em até 43 % até 2020!!!
  • 72. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???  COP 4 – Buenos Aires, Argentina (1998) * Estabeleceu o período de dois anos para o desenvolvimento de ferramentas para a implementação do protocolo.  COP 5 – Bonn, Alemanha (1999) *Foi marcada por discussões técnicas sobre o documento.  COP 6 – Haia, Holanda (2000) * Delineou-se a dificuldade que o planeta enfrentaria para proteger-se dos malefícios da emissão descontrolada dos gases do efeito estufa. * A conferência foi marcada pela recusa dos países da União Européia em aceitar uma proposta de compromisso para a redução dos gases. Essa posição fez com que as negociações fracassassem e fossem retomadas em conferência extraordinária, em Junho de 001 (Bonn).
  • 73. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ???  COP 6(2), COPs 7, 8, 9, 10, 11 e 12 (esta última em 2006, em Nairóbi, África) •Não avançaram em termos de discussões centraram-se no que aconteceria quando o Protocolo de Kyoto expirasse.  COP 13 – Bali, (2007) *Configurou-se o desejo de um novo acordo pós-Kyoto e deu-se um passo significativo, com a croição do Plano de Ação de Bali, pelo qual os países passariam a ter prazo até dezembro de 2009, quando ocorreria a COP 15, para elaborar os passos posteriores a expiração.  COP 14 – Poznan, Polônia (2008) * Dedicou-se à definição do plano de trabalho da COP 15.
  • 74. Como estão sendo reduzidas as emissões de gases estufa ??? Atualmente 193 países participam das negociações. Tanto o Protocolo de Kyoto quanto o mercado de créditos de carbono fracassaram na tentativa de mitigar o aquecimento do planeta.  COP 15 – Copenhague, (2009) *Objetivo: estabelecer novos compromissos para a redução das emissões de gases do efeito estufa. Resultado: a conferência terminou com um documento sem valor legal, que solicita – mas não exige – que os maiores poluidores (china e Estados Unidos) façam cortes mais profundos, e mostrou que a efetividade do sistema de negociações multilaterais requer um consenso, por enquanto distante, para a tomada de decisões urgentes.  COP 16 – México (2010)
  • 75. METAIS PESADOS NO AMBIENTE  PRINCIPAIS : Hg , Pb , Cd , As (uso extensivo, toxicidade , larga distribuição , ocorrência frequente de níveis tóxicos.  COMPORTAMENTO NO AMBIENTE: NÃO SÃO DEGRADÁVEIS  ACUMULAM NO AMBIENTE  ALTA DENSIDADE  Deslocamento fácil para o fundo de Ambientes aquáticos  TRANSPORTADOS  ADSORVIDOS NO MATERIAL PELO AR PARTICULADO SUSPENSO NO AR  DEPOSITADOS NOS RECEPTORES VIA AÉREA.
  • 76. METAIS PESADOS NO AMBIENTE  Grande toxicidade na forma de cátions e quando ligados a cadeias curtas de átomos de carbono.  Afinidade com grupos sulfidrilas (SH), os quais ocorrem normalmente nas enzimas que controlam a velocidade de reações metabólicas críticas no corpo humano  enzimas deixam de atuar normalmente  saude humana é afetada adversamente.  Observação : a toxicidade dos metais depende muito de sua forma química (especiação)
  • 77. Hg no ambiente  FONTES PRINCIPAIS ANTROPOGÊNICAS : Mineração e fundição de Cinabre (HgS) / Plantas de cloro-soda, HCl, HAc (como cátodo líquido na produção eletrolítica) / Indústrias e usos variados (tinta, bateria, termômetro, amálgamas,etc.) /Prospecção de ouro / Fungicida na agricultura / Queima de combustível fóssil / Fabricação deinstrumentos.  FORMA FÍSICA PREDOMINANTE NO AR : Gasosa (95%) e particulada  PRINCIPAL EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL : Vapores em atividades de extração e refino
  • 78. Hg no ambiente PRINCIPAIS FORMAS QUÍMICAS NO AMBIENTE : Metálico/Derivados orgânicos (fenil, etil, metil): lipossolúveis/Diversas formas químicas inorgânicas e orgânicas de diferentes graus de toxicidade . ENTRADA NO ORGANISMO: Inalação, ingestão, pele (sais) ACUMULAÇÃO: Sistema nervoso central EFEITOS DA EXPOSIÇÃO PROLONGADA : Problemas pulmonares, gastrointestinais e renais / Sintomas neurológicos (tremores, deficiência mental,etc.) VIDA MÉDIA CORPORAL : 69 dias(metil mercúrio); 58 dias(vapores metálicos); 37 dias (sais inorgânicos)
  • 79. Hg no ambiente  LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 Hg no ar amb. / em amb. Trab. : 10-100 g m-3 Hg e 10-50 Hg orgânico (média diária), com valores máximos de 150 e 100 respectivamente.  LIMITES RECOMENDADOS na Europa: Média Anual : 1g m-3 (Hg total)  CONSUMO DIÁRIO : 0.001- 0.3 mg (adultos)  CONTEUDO APROX.NO CORPO HUMANO : 13 mg  INTOXICAÇÕES AMB. RELEVANTES E DOENÇAS : Consumo de grãos submetidos à aplicação de fungicida contendo Hg / Consumo de peixes contendo altos níveis de Hg-metilado (doença de Minamata).
  • 80. Pb no ambiente  FONTES PRINCIPAIS ANTRÓPICAS : Mineração e fundição de Pb e Zn / Producão de ferro, aço, cobre, ligas, etc./ Indústrias químicas e Incineradores / Queima de gasolina com Pb-tetraetila (banido do Brasil desde 1985)  FORMA FÍSICA PREDOMINANTE NO AR : Partículas em suspensão, finas e grossas.  PRINCIPAL EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL : Mineração,fundição e refino  PRINCIPAIS FORMAS QUÍMICAS NO AMBIENTE : Vapores de Pb (operações a altas temperaturas) / Sais
  • 81. Pb no ambiente ENTRADA NO ORGANISMO: Ingestão/ Inalação ACUMULAÇÃO: Sangue (exposição recente) / Tecidos (principalmente ósseo) EFEITOS DA EXPOSIÇÃO PROLONGADA : Ataxia(falta de coordenação na ativi-dade muscular voluntária)/Anemia/Convulsões/ Alteração de personalidade e capacidade intelectual / Parestesia de mãos e pés (sensação de formigamento e queimadura da pele) LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 no ar amb. / em amb. Trab. : 50-200 g m-3 (média diária), e 10-450 (Faixa de valores)
  • 82. Pb no ambiente  LIMITES DE EXPOSIÇÃO : 0,7 g m-3 no ar amb. / em amb. Trab. : 50-200 g m-3 (média diária), e 10-450 (Faixa de valores)  LIMITES RECOMENDADOS na Europa: Média Anual : 1g m-3  CONSUMO DIÁRIO : 0.1-0.5 mg mg  CONTEUDO APROX.NO CORPO HUMANO : 120mg  INTOXICAÇÕES AMB. RELEVANTES E DOENÇAS : Plumbismo (alteração do sistema nervoso central) resultante de ingestão oral de Pb por crianças no ambiente caseiro).
  • 83. Para refletir... No início da década de 80 o dirigente do Scripps Institution of Oceanography, Roger Revelle, disse: “As mudanças não serão grandes acontecimentos; serão alterações ambientais lentas e difusas. A maioria das pessoas nem se aperceberá delas, ano a ano.”