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Evolução da Composição da atmosfera terrestre
CO2 N2 (78%)
N2 O2 (20%)
H2O CO2
caráter ácido e redutor
caráter oxidante
Composição química da Atmosfera
N2O 310
H2
CO
500
100
30
ppb
CO2
CH4 (1.8)
ppm
380
Ne
18 He (5)
HCHO
Etano
SO2
NOx
ppt
NH3
CH3COOH
H2O2
HNO3
300
500
200 100
400
700
500
300
outros H2O
Argonio
20%
78%
1%
O2
N2
O3
ppm = 10-6 ppb = 10-9 ppt = 10-12
Poluente Origem Monitoramento
Monóxido de
carbono
Combustão incompleta de materias
carbonatdos. Os veículos
automotores constituem a principal
fonte
Espectrofotometria de in fravermelho
não-dispersivo
Dióxido de carbono
Ocorre naturalmente, mas também é
produzido na combustão de
materiais carbonados para produção
de energia. Queimadas.
Espectrofotometria de in fravermelho
não-dispersivo
Óxidos de
nitrogênio
Produzido naturalmente pelos vulcões.
Queima de combustíveis fósseis.
Queimadas.
Método da quimioluminescência
Hidrocarbonetos Evaporação e queima de combustíveis
fósseis em veículos automotores e
na indústria
Método da ionização de chama
Principais poluentes
Poluente Origem Monitoramento
Dióxido de
enxofre
Produzido naturalmente pelos
vulcões. Queima de
combustíveis fósseis.
Processos industriais
Espectrofotometria de in
fravermelho não-dispersivo
Material
particulado
Indústrias, mineração, veículos,
queimadas e construção civil.
Espectrofotometria de in
fravermelho não-dispersivo
Conseqüências da poluição do ar
• Comprometimento em níveis locais,
regionais e até globais:
– Da saúde;
– Dos bens materiais;
– Dos recursos naturais.
Efeitos sobre os seres vivos e materiais
poluente consequências
Nox - óxidos de
nitrogênio
Afecções respiratórias e alterações sanguíneas; destroem a clorofila;
causam edemas pulmar; deterioram borracha, tecidos; favorecem ao
envelhecimento precoce; contribuem para o fenômeno.
MP - Material
particulado
Problemas estéticos; Suja com fuligem os prédios e a paisagem; produz
bruma e reduz a visibilidade; irrita mucosas e brônquios; carreia
poluentes tóxicos para os pulmões; reduz a produção de vitamina D
em recém-nascidos; causa danos às plantas, modificações no clima
terretres; distúrbios digestivos, anemia, nervosisvos, parasilia, câncer
nas vias respiratórias.
HC -
Hidrocarbonetos
Formam névoa escura e amarelada sobre as cidades; irritam olhos e
mucosas; alguns são cancerígenos
SOx - Óxidos de
enxofre
Irritam as vias respiratórias; destroem a clorofila; correm ferro, aço e
mármore; causam danos irreversíveis aos pulmões quando combinados
com partículas; provocam a acidez da chuva
Cox - Óxidos de
carbono
Níveis muito baixos – agrava o coração e compromete o funcionamento
normal do cérebro.
Níveis elevados – causa a morte por asfixia e é o principal responsável do
efeito estufa.
Fatores que afetam a poluição do ar
• Fatores meteorológicos
– Temperatura;
– Precipitações;
– Ventos;
• Condições topográficas
Inversão térmica
o As camadas de ar mais baixas são normalmente mais quentes, pois
absorvem calor irradiado pela superfície terrestre.
o O ar quente, por ser menos denso, sobe levando consigo os
poluentes.
Ao subir o ar torna-se frio e
denso e acaba descendo
novamente, criando uma corrente
de convecção.
Ar frio
Ar quente
o Nos meses de inverno, o solo torna-se mais frio, o que resfria a
camada de ar imediatamente acima (inversão térmica).
Conseqüências da inversão térmica
o Acúmulo de poluentes no ar das
cidades
o Doenças respiratórias
Bronquite
Asma
Enfisema pulmonar
Irritações nas mucosas
Aumento do Efeito Estufa
o Da radiação solar que chega à Terra, parte é refletida pelas nuvens e
pela superfície terrestre, enquanto outra parte é absorvida.
o Dessa energia absorvida, grande parte é irradiada na forma de calor
(radiação infravermelha) mantendo a superfície terrestre aquecida.
o Vapor d’água, gás carbônico (CO2), metano (CH4), dióxido de
nitrogênio (NO2) são os principais responsáveis pela absorção de
calor.
o Esse fenômeno que ocorre naturalmente é conhecido como Efeito
Estufa.
CHUVA ÁCIDA - Nitrogênio
No motor de automóveis em qualquer outro motor de
explosão ocorre a entrada de ar (78% de N2 e 21% de
O2). Em alta temperatura (acima de 21 °C) ocorre as
seguintes reações com o N2 e seus derivados:
N2 + O2 2NO Lançado na atmosfera
2NO + O2 (atmosfera) 2NO2
2NO2 +H2O HNO3 + HNO2 Chuva ácida
O ácido nítrico é um ácido forte, sendo responsável
pela chuva ácida.
NO e NO2 também são formados pelos raios durante
as tempestades.
NO2 + O2 NO +O3
Na baixa atmosfera o O3 causa irritação nos olhos e
garganta e ataca as folhas dos vegetais.
CHUVA ÁCIDA - Enxofre
Fontes – Derivados de petróleo e carvão mineral que na
queima ocorre a reação:
S + O2 SO2
O SO2 na atmosfera reage com o O2 segundo a reação:
2SO2 + O2 2SO3
O SO3 se combina com água da chuva ou próprio ar:
2SO3 + H2O H2SO4 Chuva ácida
As conseqüências da chuva ácida são:
•Prejuízos para a agricultura – solo ácido e destruição
das folhas dos vegetais.
•Água de rios e lagos ácida – imprópria a vida de fauna e
flora.
•Corrosão – Mármore, ferro, etc. monumentos e
construções
Camada de Ozônio
O ozônio é o filtro solar da terra. Se apresenta como
uma capa que envolve a terra a uma altitude de 15 a
30 km com 20 km de espessura de 90% de ozônio
atmosférico. Esta capa evita a passagem de raios
UVque são prejudiciais aos seres vivos.
Gases como os CFC, aerossóis e NOx destroem a
molécula de ozônio.
Efeito do NO e NO2 sobre o O3
Prof Paul Crutzen, do Max Planck Institute for Chemistry
NO + O3 NO2 + O2 O3 + luz UV O2 + O
NO2 + O NO + O2 com o resultado líquido: 2O3 3O2
www.moderna.com.br
Fonte:NASA 28/08/99
Efeito dos CFC sobre a camada de ozônio
Em 1974 os Prf. Sherwood Rowland de Ervine e
Mario Molina do MIT observaram que os
compostos contendo C, Cl e F (CFC), apesar de
quimicamente inertes, na camada de ozônio e
por radiação ultravioleta se decompõem
liberando Cl que literalmente “devora” o O3.
CFC + UV Cl + outros compostos
Cl + O3 ClO + O2
ClO Cl + O
Efeito dos CFC sobre a camada de ozônio
Em 1974 os Prf. Sherwood Rowland de Ervine e
Mario Molina do MIT observaram que os
compostos contendo C, Cl e F (CFC), apesar de
quimicamente inertes, na camada de ozônio e
por radiação ultravioleta se decompõem
liberando Cl que literalmente “devora” o O3.
CFC + UV Cl + outros compostos
Cl + O3 ClO + O2
ClO Cl + O
Composição média da Atmosfera
N2O 310
H2
CO
500
100
30
ppb
CO2
CH4 (1.8)
ppm
380
Ne
18 He (5)
HCHO 300
Etano
SO2
NOx
500
200
100
ppt
NH3 400
CH3OOH 700
H2O2 500
HNO3 300
outros H2O
Argonio
20%
78%
1%
Oxigênio
Nitrogênio
Ozônio
Quais os elementos presentes na atmosfera?
Nitrogênio
Oxigênio
Carbono
Hidrogênio
Enxofre
Gases Nobres: He, Ne, Ar
E quais os principais elementos dos seres vivos?
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS (CICLAGEM DE NUTRIENTES)
Nutrientes = elementos essenciais aos seres vivos
Ciclo biogeoquímico
Movimento de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.
Os caminhos percorridos ciclicamente entre o meio abiótico e biótico pela água e por elementos químicos conhecidos, como C, S, O, P, Ca e N
OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL,
SAIS, COMPOSTOS ORGÂNICOS,
E AMÔNIA ATMOSFÉRICOS
TRANSPORTE, DILUIÇÃO E
REAÇÕES QUÍMICAS
EMISSÃO
DEPOSIÇÃO SECA DEPOSIÇÃO ÚMIDA
REMOÇÃO
O3 H2O2 HCOOH HCHO
NO2/NO3- SO2/SO4
2-
HIDROCARBONETOS
SO2 NO NO2 NH3 PARTÍCULAS
H2SO4 HNO3 H2O2
(NH4)2SO4 NH4NO3
MATERIAL PARTICULADO,
O3, H2O2, NOX/SO2
(NH4)2SO4 NH4NO3
Processos e compostos envolvidos na poluição do ar.
London Smog
- Século 17
“It is horrid smoke which
obscures our Church and
makes our palaces look old,
which fouls our cloth and
corrupts the waters, so as the
very rain, and refreshing dews
which fall in the several
seasons, precipitate to impure
vapour, which, with its black
and tenacious quality, spots,
contaminates whatever is
exposed to it.”
John Evelyn
- Século 13
Carvão substituiu a
madeira no uso
doméstico e industrial
Eventos de excesso de óbitos associados ao “smog” Ano Lugar Número de óbitos em
excesso
1930 Vale do Meuse, Bélgica 63 1948 Donora, Pensilvânia 20
1952 Londres 4000 1962 Londres 700
smog = smoke + fog
(poeira + neblina)
Queima de carvão (Revolução industrial) –
smog sulfuroso ou londrino
Poluição urbana
Smog de Los Angeles
• No final da década de 1940, um novo fenômeno de poluição do ar começou a ser observado na área de Los Angeles, EUA.
• Diferentemente do smog de Londres, o ar ambiente continha poluentes extremamente oxidantes e os eventos ocorriam em dias quentes com muita incidência de radiação solar.
smog = smoke + fog
(poeira + neblina)
Queima de carvão (Revolução industrial) –
smog sulfuroso ou londrino
Queima de combustíveis fosseis (veículos) –
smog fotoquímico ou de Los-Angeles
Poluição urbana
luz solar
óxidos de nitrogênio e
compostos orgânicos voláteis
smog
fotoquímico
(castanho)
smog
industrial
(cinzento)
Fog ou ar úmido
SO2 e MP
originados da
queima de carvão
a) smog industrial, ou smog cinza, ocorre quando
carvão é queimado e a atmosfera está úmida (ex. Londres);
b) smog fotoquímico, ou fumaça castanha, ocorre em presença de
luz solar agindo sobre poluentes veiculares (ex. Los Angeles e São Paulo).
a b
Smog na Cidade do México,
devido localização geográfica e
tráfego veicular.
Donora, Pensilvânia - em outubro
de 1944 foi cenário de um grande
desastre de poluição de ar.
Smog fotoquímico em São Paulo (~1990).
O gás de cor castanha, NO2, é formado quando o NO,
que é um gás incolor, reage com o oxigênio do ar.
(P.W. Atkins, “Atoms, Electrons, and Change”, 1991)
Smog fotoquímico
Comparação entre as características gerais da POLUIÇÃO DO AR
Sulfurosa (Londres) e Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo)
( Finlayson-Pitts & Pitts, 1986).
Características Sulfurosa
(Londres)
Fotoquímica
(Los Angeles, São Paulo)
reconhecimento século 19 século 20 (década de 40)
Poluentes primários SO 2 , partículas de
fuligem
NO x , compostos
orgânicos
Poluentes
secundários
H 2 SO 4 , aerossóis,
sulfatos, ácidos
sulfônicos, etc.
O 3 , HNO 3 , aldeídos, PAN
( peroxiacetil nitrato),
nitratos, sulfatos, etc.
Temperatura frio ( 2 o C) quente ( 23
o C)
Umidade relativa alta, com neblina baixa, quente e seco
Tipo de inversão radiação (terra) subsidência
Picos de poluição início da manhã início da tarde