CEN 5765- 2 Química Ambiental

3º - Apresentação

Compostos Químicos

Regina T.R. Monteiromonteiro@cena.usp.brSandra Helena da Cruzshcruz@esalq.usp.br

Revisão

• Vimos que há um equilíbrio ecológico – um balanço entre produtores e consumidores – o qual não é estático, a natureza faz compensações.

• Os seres vivos estão interligados.• Quando há acumulo é sinal de que um elo da

cadeia está com problemas.• Nos sistemas matéria e energia são

conservados, não se criam e não se destroem – se transformam.

• Poluição modifica as características do ambiente natural.

Introdução

• A preocupação com a qualidade do ambiente vem crescendo:

• Levantamento das fontes poluentes;

• Levantamento de locais contaminados;

• Legislação adequada;

• Conscientização

Atualmente

• As conferencias internacionais são mais que pontos de troca de experiências, passam por assinaturas e de protocolos para preservar o ambiente, homem, o social, o laser, a intervenção da comunidade com uma visão global;

• Estudo de populações como Índia e China, que desenvolveram capacidade maior de promover sua sustentabilidade, ao longo dos séculos. A visão religiosa e teológica destes povos, com textos antigos e filosóficos levam a disciplina individual e os aspectos culturais da sociedade.

Atualmente

• ~ 80% da população mundial vive em cidades;

• Cidades tem os ambientes naturais transformados e para sua sobrevivência e desenvolvimento necessitam dos recursos dos ambientes naturais;

• As atividades dos setores residencial, comercial, industrial, transporte, serviços públicos precisam de recursos naturais e produzem resíduos.

• Em 2002 o balanço era: resta 17% do planeta para toda vida selvagem;

Poluição Ambiental

Impactos ambientes sobre a saúde do homem:

Escala Global e Escala Regional

Global:

Efeito estufa: na atmosfera mais baixa

Depleção do Ozônio: na estratosfera

Perda da biodiversidade

Desertificação: perda do solo fértil, dos aqüíferos

Poluentes agro químicos, fertilizantes nos

alimentos.

Escala Regional:-Falta de acesso a água potável;-Contaminação dos alimentos com resíduos de pesticidas ou elementos químicos (metais) ou organismos patogênicos;-Poluição do ar por queimadas ou por queima de combustível;-- Poluição do ar por poeiras (partículas);-Riscos de ameaças químicas e radioativas

Exemplos de Riscos a Saúde :Físico: Barulho, iluminação, radiação, vibração, temperatura, eletricidade, etc.Químico:Solventes, ácidos, metais, poeiras (partículas), pesticidas, etc.Biológicos:Vírus, bactérias, fungos, algas, protozoários, micro crustáceos, araquinídeos, etc.

Feitos Físicos, Químicos ou Biológicos

Poluição por compostos Químicos:

1 Atmosférica: CO, CO2, CH4, H2S, SO2, NO2, F, ozônio, clorofórmio, aldeídos, hidrocarbonetos, pesticidas, microrganismos, radiações ;

2 Água: fenóis, hidrocarbonetos, pesticidas, toxinas, N, P, organismos patogênicos, detergentes; desreguladores endócrinos;

3 solo: fertilizantes, pesticidas, hidrocarbonetos, organismos patogênicos, metais, resíduos sólidos, fenóis, dioxinas, furanos..

Tipos de Resíduos:Resíduos sólidos : domésticos, hospitalares e industriais;Resíduos químicos: devido a acidentes, resíduos industriais;Resíduos líquidos: chorume, resíduos industriais, acidentes.A periculosidade de um resíduo é definida em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas. Característica de inflamabilidade, corrosividade, toxicidade (Lei 12.305 de 02/08/2010, inciso 2do art. 13)

Ciclos biogeoquímicos dos poluentes

• Transporte e distribuição: pelo ar, pela água, no solo, nos alimentos, dentro dos organismos (vias de exposição).

• Propriedades como solubilidade, volatilidade, persistência, degradação abiótica, degradação biótica (aeróbia e anaeróbia), disponibilidade e adsorção, toxicidade, bioacumulação.

• Meia vida de volatilização• Meia vida biológica• Meia vida de dissipação

Fontes de Poluição

Fonte Difusa

Toda atividade humana é uma fonte potencial de Poluição. Fonte de Poluição Pontual: a descarga pode ser identificada e localizada.Fonte de Poluição Difusa: Difícil identificar precisamente o ponto de descarga. Ex. Run-off, emissão de metano por atividades agrícolas.

Como chegar aos Poluentes Importantes

A avaliação de risco de uma substância é realizada considerando dados multifatoriais sobre suas propriedades, do local onde se encontra, do número de organismos que afeta;

• A Cetesb elaborou uma lista de valores orientadores para proteção do solo e da água subterrânea para vários elementos e substâncias orgânicas.

• Nos USA o Programa “Superfund” catalogou substâncias inseridas na ”National Priority List”. Junto com a EPA publica de dois em dois anos uma lista de produtos prioritários, para estudo e tomada de decisões. A prioridade é baseada na abundância (número de sítios contaminados), toxicidade e potencial de risco à população a ser contaminada. Em 2003 foi publicada uma lista de 275 substâncias prioritárias (Tabela 1). www.atsdr.cdc.gov

Entre com o Nº CAS (Chemical Abstract System)

2003 RANK

SUBSTANCE NAME TOTAL

POINTS 2001

RANK CAS #

1 ARSENIC 1663.11 1 007440-38-2

2 LEAD 1531.60 2 007439-92-1

3 MERCURY 1506.66 3 007439-97-6

4 VINYL CHLORIDE 1385.32 4 000075-01-4

5 POLYCHLORINATED BIPHENYLS 1372.92 5 001336-36-3

6 BENZENE 1356.30 6 000071-43-2

7 CADMIUM 1319.32 7 007440-43-9

8 POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS 1317.54 9 130498-29-2

9 BENZO(A)PYRENE 1308.71 8 000050-32-8

10 BENZO(B)FLUORANTHENE 1265.26 10 000205-99-2

Os poluente de maior preocupação em todo o mundo hoje são:

Elementos Químicos

• Arsênio, mercúrio, chumbo, cromo, níquel, zinco, elementos radioativos

Compostos Orgânicos:

• Pesticidas, dioxinas, furanos, PCBs, hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos

• Hidrocarbonetos: São moléculas orgânicas, formadas de C e H.

• Ex. metano CH4; etano C2H6; propano C3H8, butano C4 H10,

• Ex de cíclicos: Benzeno, Tolueno, Xileno

• Ex de ligações duplas: etene, são utilizados como matéria prima para plásticos, borrachas, corantes, explosivos...

Hidrocarbonetos Aromáticos

NaftalenoC10H8

AcenoftalenoC12H10

AcenoftalenoC12H8

FuorenoC13H10

FenantrenoC14H10

AntrocenoC14H10

FluorantenoC16H10

Fenantreno

 C14H10

Antraceno

C14H10

Fluoranteno

C16H10

PirenoC16H10

BenzoantracenoC18H12

CrizenoC18H12

Hidrocarbonetos Aromáticos

Benzofluoranteno (b) C20H12

Benzofluoranteno (K) C20H12

Benzopireno (a) C20H12

DibenzoatracenoC22H14 (ah)

DibenzopirilenoC22H12 (ghi)

Hidrocarbonetos Aromáticos

PCBs

Substância sintética -1920 -1988: 209 congêneres ( membros de uma mesma família, variam Nº. e posição dos mesmos substituintes). De 1 a 10 átomos de Cl.

Fontes das bifenilas policloradas: geradores elétricos, tintas, isolantes térmicos, etc.

Presentes na atmosfera, solo, água, peixes, etc. São bioacumulativos, persistentes, presentes no leite, gorduras (alimentos).

PCBs

• Proibida a síntese na década de 80;

• Brasil importou dos USA e Alemanha: Ascarel@

• Acidentes: semelhante a óleo de cozinha, foi utilizado em vários países, no Rio e São Paulo ocasionou intoxicações e morte de crianças.

Fontes das bifenilas policloradas: geradores elétricos, tintas, isolantes, etcSubstância sintética, 209 congêneres ( membros de uma mesma família, variam Nº e posição dos mesmos substituintes). De 1 a 10 átomos de Cl.

Teste de memória em crianças de 4 anos expostas quando geradas a PCB- Lago Michigan – Jacobson&Jacobson, 1990

Teste de memoria em bebes, expostos a PCB - Lago Michigan

-60

-40

-20

0

20

40

60

0-1,49 1,5- 2,9 3,0-4,9 5-12,3

Niveis PCB no soro cordão umbelical ng/Ml

Po

ntu

ação

no

tes

te m

emo

ria

Série1

Dioxinas

• Contaminantes oriundo da síntese de herbicidas e outros produtos químicos;

• Forma-se a partir da combustão de PCBs, combustão de Matéria orgânica na presença de cloro. Chaminés, incineração, alimentos, ar, etc.

• Há 75 compostos clorados diferentes, congêneres;

• Anel Benzênico com 2 átomos de oxigênio:

FURANOS:Fonte: combustão – queima de biomassa,

incineração, cremação, metalúrgicas

O

O

FURANO

ODibensofurano

Substâncias Tenso - Ativas

• Principais Fontes:• Sabões e detergentes• Esgotos industriais• Formulações de pesticidas• Conseqüências:• Redução da viscosidade - expansão com o

calor• Redução da tensão superficial• Dissolve os tecidos das membranas, brânquias• Espumas = poluição visual• sabor

Detergentes

Pesticidas• Em 1997 o Programa das Nações Unidas pelo

Ambiente, publicou a fim de estudos e regulamentações de uso, uma lista de 12 poluentes orgânicos persistentes (POPs) prioritários, são estes: aldrin, dieldrin, DDT, endrin, clordane, hexaclorobenzeno, mirex, toxafeno, heptacloro, PCBs, dioxinas e furanos. Todos são persistentes e bioacumulam na cadeia trófica. Os setes primeiros são inseticidas organoclorados conhecidos por sua alta persistência.

Pesticidas• São utilizados na agricultura, residências,

calçadas, etc. São classificados de diversas maneiras. Conforme o uso: Inseticidas, fungicidas, herbicidas, raticidas, molusticidas, nematicidas, acaricidas, etc.

• Conforme grupo químico: triazinicos, ureas, organoclorados, etc

• Origem: naturais, sintéticos

Classificação por grupo químico:

• 1 Organoclorados: DDT, BHC, Lindane, Heptacloro

• 2 Organofosforados: possuem um átomo de P pentavalente. Ex. Diclorvos, paratiom, malatiom, diazinom

• 3. Carbamatos: um átomo de N ligado ao carbono

Ex.Carbofuram, aldicarbe, carbaril

• Piretróides: deltametrina, permetrina

• Outros como:Triazinas,Ureas, Glicinas, Fenóxi, anilinas

Distribuição no ambiente

São mais utilizados em solos agrícolas.• Os pesticidas tem seu destino no solo

conforme suas propriedades e propriedades do solo. O clima também influencia.

• Propriedades como toxicidade, mobilidade, solubilidade influem no seu destino

• Influenciam a qualidade do solo por se adsorverem e por modificar os ciclos do nitrogênio e outros elementos dependentes de atividade dos microrganismos.

H5C2O

H5C2O

S

O NO2

Parathion

P

CarbarylO-C-NH-CH3

O

O-C-NH-CH3

OOCH(CH3)2

Baygon

2,4-D

Herbicidas

Picloram Glifosato

Trifluralina

Citros Cana-de-açúcarHerbicidas Ametrina, Ametrina + diuron,

Ametrina + simazina, Atrazina, Atrazina + simazina, Bromacil, Bromacil + diuron, Diquat, Diuron, Diuron + paraquat, Glifosato, Glifosato + simazine, Glufosinato de amônio, MSMA, Napropamide, Oxadiazon, Oxyfluorfen, Paraquat, Picloran, Simazine, Sulfosate, Trifluralina

2,4-D, 2,4-D + mcpa, 2,4-D ester butilico, 2,4-D sal dimet + picloran, Alachlor, Ametryne, Ametryne + 2,4-D, Ametryne + atrazine, Ametryne + diuron, Ametryne + simazine, Asulam, Atrazine, Atrazine + alachlor, Atrazine + simazine, Clomazone, Clomazone + ametryne, Cyanazine, Dalapom, Dicamba, Diuron, Diuron + hexazinone, Diuron + paraquat, Eptc, Fluazifop-p-buthyl, Glyphosate, Halosulfuron, Hexazinone, Imazapyr, Isouron, Linuron, Mcpa + diuron + ametrine, Metolachlor, Metribuzin, Msma, Napropamide, Oxadiazon, Oxyfluorfen, Paraquat, Pendimenthalin, Sulfentrazone, Sulfosate, Tebuthiuron, Tebuthiuron + diuron, Trifluralin

Fungicidas Benomyl, Calda bordalesa, Captan, Carbendazin, Chorothalonil, Difenoconazole, Enxofre, Folpet, Fosetyl al, Hidróxido de cobre, Mancozeb, Maneb, Óleo mineral, Oxicloreto de cobre, Óxido cuproso, Prochloraz, Quinomethionate, Thiabendazole, Thiophanate methyl, Ziram

Benomyl, Iprodione, Triadimefon

Inseticidas Acephate, Aldicarb, Alfacipermetrina, Biphentrin, Carbaryl, Carbosulfan, Chorfenapyr, Chorpyrifos, Deltamethrin, Diafentiuron, Diazinon, Dichlorvos, Diflubenzuron, Dimethoate, Ethion, Fenitrothion, Fenpropathrin, Fenthion, Formothion, Imidacloprid, Lufenuron, Malathion, Methidathion, Naled, Óleo vegetal, Parathion methyl, Phosmet, Pirimiphós methyl, Propoxur, Trichlorfon, Triflumuron

Aldicarbe, Carbaryl, Carbofuran, Diazinon, Fipronil, Imidacloprid, Isazofoz, Malathion, Parathion methyl, Phorate, Tebufos, Trichlorfon

Relação de pesticidas (i.a) empregados na cultura de cana-de-açúcar e citros, registrados no Ministério da Agricultura até 1998.

Aplicação de pesticidas

Pulverização do solo

Aplicação por avião: herbicidas, maturadores, estimuladores de

crescimento

Pulverização: rodovias, ferrovias, linhas de alta tensão

Plantio direto - soja

Fertilizantes

• O principal componente na realização da “revolução verde” (1960) foi a introdução dos fertilizantes.

• O N sintético passou a ser importante na produção de alimentos – hoje a produção de N sintético ultrapassa a fixação pelas plantas em cerca de 30%.

• O consumo de proteínas é 70% oriunda de N sintético. O excesso de N não é absorvido pelas plantas, tem mobilidade no solo e muda de estado, evaporando, contaminando água subterrânea e ar.

• A China produz e distribui N a seus produtores agrícolas – como resultado tem os sistemas aquáticos altamente eutrofizados.

Mineralização

• Em escala global a massa de organismos no solo é cerca de 30 vezes a massa dos animais que vivem na superfície.

• São importantes na mineralização de compostos (matéria orgânica). Liberam dióxido de carbono, amônia, nitrato, sulfato e fosfatos.

Fertilizantes

• Os fertilizantes são fontes de resíduos de elementos químicos que podem se acumular no solo ou serem transportados para as plantas ou corpos d’águas. Os contaminantes presentes nos fertilizantes depende da origem, rocha ou resíduos.

Nitrogênio• É absorvido pelas plantas na forma de nitrato.

Nitrato também é a forma que sofre lixiviação por ser bastante solúvel e não ficar retido nas partículas do solo por ser um ânion (NO3-);

• Pode se transformado desnitrificado e nitrificado para oxido nitroso N2O ou N e voltar para atmosfera. Oxido nitroso é gás poluente na atmosfera, produz smog, ozônio na baixa atmosfera, catalisa destruição de ozônio na estratosfera

Nitrogênio

• O nitrogênio é o elemento mais preocupante presentes nos fertilizantes. A presença de nitrato e nitrito nas águas, a evaporação de amônia, ou sua presença nos corpos hídricos, formação de óxido nitroso com efeitos na atmosfera, todos tem efeito bastante prejudiciais para os organismos e para o ambiente.

Nitritos:Os nitratos podem se transformar em nitritos no organismo e este ser transferido para corrente sanguínea oxidando as hemoglobina causando metemoglobinemia, (sangue –azul), não havendo transporte de O2 para as células. Há controvérsias.Nitrosaminas: Compostos cancerígenos oriundos de nitritos ou nitratos e aminas oriundos de diversos alimentos, inclusive água, em condições ácidas como do estômago, se combinam e forma nitrosaminas.

Fósforo

• O fósforo não é encontrado na forma gasosa no solo (fosfina). Seu ciclo biogeoquímico é lento. É essencial. Na atm. está associado a poeiras. No solo está quase sempre ligado ao Fe e urânio, ficando indisponível à biota. Faz parte dos ácidos nucléicos, ATP, ossos, dentes, membranas.

• As plantas absorvem 5 a 30% do P aplicado.• Detergentes – 10 a 15% do P – utilizado• Junto com o N causa eutrofização das águas.

References

• SISINNO, C.L.S.; NETTO, A.D.P.; REGO, E.C.P.; LIMA, G.S. 2003. Hidrocarbonetos policíclicos Aromáticos em resíduos sólidos industriais: uma avaliação preliminar do risco potencial de contaminação ambiental e humana em áreas de disposição de resíduos. Caderno de Saúde Pública, v.19 (2): 671-676.

• PENTEADO, J.C.P.; VAZ,J.M. 2001. O legado das bifenilas policloradas . Química Nova, v.24, n.3, p.390-398.

• ALMEIDA, F.V.; CENTENO, A.J.; BISINOTI,M.C.; JARDIM,W.F. 2007. Substâncias Tóxicas Persistentes (STP) no Brasil. Quim. Nova, 30: 1976-1985.

• CETESB, www.cetesb.br, www.cempre.com.br, www.mma.gov.br, www.signuseditora.com.br.

• Listas das STP: CETESB www.cetesb.sp.gov.br/emergencia/produtos

• SEMAD www.semad.mg.gov.br

• http://www.bvsde.paho.org/bvstox/e/bd/bd.html, Produtos químicos