A Química e a Poluição do Ar na Troposfera

Conceito A

Vítor Diniz

IntroduçãoPoluição ambiental = Subproduto indesejado da atividade humana;

Insignificante até a urbanização;Séc. XIII = primeiros esforços para proibir a queima de carvão em Londres: Sem sucesso;

Episódios de poluição maciça1930: 65 mortos em Meuse Valley, Bélgica;

1948: 20 mortos em Donora, Pensilvânia;

1952: 4.000 em Londres.

CausasInversão da temperatura atmosférica, que

se estendeu por 3-4 dias, durante os quais, a concentração de poluentes superou os níveis habituais nessas áreas, que já apresentavam poluição maciça;

Como o carvão era o principal combustível, essa poluição foi do tipo redutor;

Doentes cardíacos ou respiratórios, idosos e crianças foram as principais vítimas.

Tipos e fontes de poluentes do ar

Monóx-ido de

carbono53%

Óxidos de enxofre14%

COVs14%

Material particu-lado4%

Óxidos de nitrogênio

14%

Cinco poluentes são responsáveis por 98% da poluição do ar

Gráfico 1

Fonte: Goodman & Gilman, As Bases Farmacológicas da Terapêutica. 10 Ed. 2004

Tipo redutorDióxido de enxofre, fumaça liberada pela combustão parcial do carvão (CO);

Nome dado devido à natureza química dessas substâncias;

Tipo mais nocivo aos seres humanos e demais animais.

Tipo oxidante ou fotoquímicoHidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e

oxidantes fotoquímicos;A luz solar intensa provoca reações

nesses compostos, que ficam retidos nos períodos de inversão térmica;

As partículas produzidas em certas condições, principalmente por combustão, podem adsorver vapores ou gases gerando um sinergismo nos seus efeitos.

Principais fontesCinco fontes principais são responsáveis

por 90% das toneladas de poluentes emitidas anualmente, em ordem de

importância relativa:Transporte (principalmente automóveis);Indústria;Geração de energia elétrica;Aquecimento de ambientes;Descarte de dejetos.

Toxicologia dos Poluentes do ArDióxido de enxofre (SO2):

Produzido pela queima de combustíveis fósseis;

Pouca toxidez direta;Agente irritante (por ser um óxido

ácido), atingindo principalmente os asmáticos;

Agente formador da chuva ácida.

Ozônio (O3):É o oxidante encontrado em

concentrações mais altas na atmosfera poluída;

Reativo com os COVs, principalmente as olefinas;

Irritante pulmonar (pode provocar a morte por edema);

Em camundongos, já é capaz de provocar edema a concentrações > 2 ppm.

Dióxido de nitrogênio (NO2):Potente irritante pulmonar (óxido ácido);Também é capaz de causar edema;Ameaça a agricultores durante a

ensilagem;A LC50 para uma exposição por 4h é 90

ppm;As alterações pulmonares já surgem em

indivíduos expostos a concentrações de 2 -3 ppm. Asmáticos podem ser mais sensíveis.

Ciclo de relação do O3 e NO2 na atmosfera poluída:

NO2 NO + O.

O. + O2 O3

O3 + NO NO2 + O2

U.V.

Aldeídos:Formados através de:

Oxidação de hidrocarbonetos pela luz solar;

Combustão parcial (principalmente motores à álcool);

Ozonólise de olefinas em COVs;Meias-vidas curtas devido á reatividade;Irritante para olhos, pulmões e mucosas.

Monóxido de carbono (CO):Gás incolor, inodoro e não-irritante;Formado pela combustão parcial de

matéria orgânica;Altamente tóxico devido à sua afinidade

pela hemoglobina ser 220 vezes superior à do O2. Dessa forma, uma vez ligado à hemoglobina, forma-se a carboxiemoglobina (COHb) e a mesma não possuirá mais a capacidade de transportar O2 pelo organismo.

Chuva ácidaRefere-se à precipitação mais ácida que a chuva “natural” (não poluída), que já é ligeiramente ácida devido à presença de dióxido de carbono atmosférico dissolvido, que forma ácido carbônico:

CO2 (g) + H2O(aq) H2CO3(aq)

H2CO3 (aq) H+ (aq) + HCO3- (aq)

Dois ácidos predominantes na chuva ácida são: H2SO4 (ácido sulfúrico) e HNO3 (ácido nítrico).

SO2 + ½ O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

2 NO2 + ½ O2 + H2O 2 HNO3

Incidência de chuva ácida - EUA

Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Incidência de chuva ácida - Europa

Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Árvores atacadas por chuvas ácidas. Montanha Jizera, República Tcheca (07/2006)

Ciclo do Enxofre

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Carbono

Espécies estáveis e suas fontes adicionais durante o processo de oxidação atmosférica seqüencial

CH4 H2CO CO CO2 Combustão de substâncias contendo C

H2S SO2 H2SO4

S do carvão/petróleo/vulcões

( O do NO2) O3 O2

(Radicais Livres) H2O2 H2O + O2

Algoritmo de decisões ilustrando o destino de gases emitidos para o ar

O gás é hidrossolúvel ou totalmente

oxidado?

O gás sofre decomposição fotoquímica

por exposição à luz solar?

As moléculas do gás têm

múltimplas ligações que

podem adicionar OH.?

As moléculas do gás tem um H que o OH. possa abstrair em uma reação exotérmica?

O gás retorna finalmente para a superfície da

TerraSão produzidos radicais livres

NÃO

NÃO

NÃO

SIM SI

M

SIM SI

M

Poluentes ao longo do diaC

once

ntra

ção

de p

olue

nte

(ppm

)

Horas durante o dia

Variação da concentração de gases ao longo do dia em Los Angeles, nos anos 60, quando foi observada forte irritação nos olhos dos moradores

Gráfico 2

Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Alguns Gases Emitidos para a Atmosfera por Fontes Naturais

Fonte natural importanteCH4 Metano Decomposição biológica

anaeróbiaNH3 Amônia Decomposição biológica

anaeróbiaH2S Sulfeto de hidrogênio Decomposição biológica

anaeróbiaHCl Ácido clorídrico Decomposição biológica

anaeróbiaVulcões

CH3Cl Cloreto de metila OceanosCH3Br Brometo de metila OceanosCH3I Iodeto de metila OceanosCO Monóxido de carbono CH4 atmosférico, incêndiosSO2 Dióxido de enxofre VulcõesNO. Óxido nítrico Relâmpagos

Tabela 1

Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002