QUI 106 Química Analítica Ambiental (2017/1)

Departamento de Química – UFJF

www.ufjf.br/baccan

Aula 6: Química Atmosférica (Parte 2)

Principais problemas ambientais;

Legislações brasileiras.

Estagiária: Náira da S. C. Almeida

Juiz de Fora, 10 de maio de 2017

Relembrando...

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1. Composição química e a poluição da atmosfera;

2. “Regiões da atmosfera”;

3. Transporte de substâncias e os Ciclos biogeoquímicos.

3

Vamos falar sobre...

Camada de Ozônio;

Chuva Ácida;

Efeito Estufa;

Legislações Brasileiras (CONAMA).

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Poluição atmosférica

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Principais fontes de poluição

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Combustíveis Fósseis

Resíduos orgânicos

Vegetação florestal

PRINCIPAIS POLUENTES: SO2; NO e NO2 (chamados NOx); CO; Material particulado em suspensão.

Química da Camada de Ozônio

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Constituinte

Poluente

Química da Camada de Ozônio

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Absorção da Radiação UV

+ calor

Reações fotoquímicas e são espontâneas:

Depleção da Camada de Ozônio

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POLUENTES: podem reagir fotoquimicamente degradando O3

Ex.: CFCs, HCFCs.

Depleção da Camada de Ozônio

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Concentração de ozônio e ClOem função da latitude no Pólo Sul.

(Adaptado de Baird, 1998)

ClO.

O2

Ozônio como Poluente Smog Fotoquímico

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Inversão térmica quando há baixa temperatura e POLUIÇÃO no ar

São Paulo

Londres

Em épocas “frias”, pode ocorrer a formação de uma camada de ar fria abaixo da camada de ar quente que

contém os poluentes.

Na atmosfera, os óxidos de nitrogênio podem reagir com ooxigênio sob ação da luz solar formando gás ozônio.

Moscou

óxido nítrico e os hidrocarbonetos, provenientes da queima incompleta dos motores

de combustão interna

Legislação-Depleção Camada de Ozônio

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1985 Convenção de Viena (Áustria)

A proteção da saúde humana e domeio ambiente contra os efeitos nocivos das

alterações da camada de ozônio

1987 Protocolo de Montreal(Canadá)

Documento complementar estabelecendo etapas para a redução (e proibição) do uso de

substâncias degradadoras da camada deozônio.

1990 Emenda de Londres(Inglaterra)

Abandono total da produção e consumo de CFCs até 2000 (até então o acordo era de

reduzir em 50%).

1992 Emenda de Copenhague(Dinamarca)

Banimento total da produção e utilização dos HCFC’s até 2030, que estavam sendo utilizados como substitutos dos CFC’s

Atualmente 197 países assinaram o

protocolo;BASIL: 1990

Chuva Ácida

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A chuva é naturalmente ÁCIDA

pH~5,5

AUMENTO DA ACIDEZ DA CHUVA

H2SO4 HNO3

Com valor de pH entre 5,0 e 2,2

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA!

Gases SO3 e NOx

Chuva Ácida-reações

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Reações dos óxidos de nitrogênio

2 NO + O2 → 2NO2

2 NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

2 HNO2 + O2 → 2 HNO3

Reações dos óxidos de enxofre

SO2 + 1

2O2 → SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Chuva Ácida-como ocorre?

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Precipitação em local distante da

emissão dos poluentes

Causa dano em diferentes

ambientes (áreas urbanas e rurais)

Chuva Ácida-efeitos e danos

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A) Monumentos e construções

Estátuas de calcário Construção civil: corrosão a

metais e tintas

Chuva Ácida-efeitos e danos

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B) Fauna

A maioria dos rios e lagos possuem um pH entre 6,0 e 8,0 e podem atingir valores próximos de 5,0 quando os solos e a água não tem capacidade de neutralizar a

acidez das chuvas.

Chuva Ácida-efeitos e danos

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C) Flora

Alemanha, 1970 – 1983Efeito da precipitação ácida sobre uma floresta

A acidez das gotas libera íons de alumínio e cádmio,

que são tóxicos para plantas e animais.

No solo, a chuva ácida dissolve os principais nutrientes das plantas e carrega-os na enxurrada.

No Brasil, sabe-se que ocorrem com maior intensidade nas cidades de Cubatão, São Paulo

e Rio de Janeiro.

Efeito Estufa: o que é?

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Fenômeno NATURAL

Sem este fenômeno, T seria cerca de

30°C menor!

Contenção de CALOR promovida por moléculas gasosas específicas mantendo a temperatura do

planeta numa faixa conveniente para a vida

Efeito Estufa: “agravamento”

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“Gases estufa”

Contenção de CALOR promovida por moléculas gasosas específicas mantendo a temperatura do planeta numa faixa conveniente para a vida

CO2, CH4, H2O e O3absorvem e vibram nafrequência da radiação

Infravermelha

O acréscimo de gases estufa na atmosfera modifica a quantidade

do calor retido.

oA camada de ozônio naatmosfera superior absorve amaior parte da luzultravioleta.

oNa atmosfera inferior, oCO2 e H2O fazem com que aatmosfera seja “opaca” aosraios infravermelhos e aradiação tem “dificuldade”em voltar ao espaço.

Efeito Estufa: “gases estufa”

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CO2 – Dióxido de Carbono: ~ 60% do efeito estufa. Usado como referência métricapadrão para determinar o potencial de aquecimento global dos demais gases do efeitoestufa.

N2O – Óxido nitroso: - ~ 5% do efeito estufa, potencial de aquecimento 300x > CO2

Um dos precursores da destruição da Camada de ozônio !!

CH4 – Metano: ~ 15% do efeito estufa, potencial de aquecimento 25x > CO2

O3 – Ozônio: ~ 8% do efeito estufa, tóxico para os seres vivos

SF6 – Hexafluoreto de enxofre (hexafluoreto)potencial de aquecimento 22000x > CO2

HFCs – Hidrofluorcarbonetos: substitutos dos CFCs (que danificam a camada deozônio), PORÉM: potencial de aquecimento 120 - 12000x > CO2

PFCs – Perfluorcarbonetos: alto poder de aquecimento (6500 - 9200x > CO2)

Efeito Estufa: “gases estufa”

22https://climate.nasa.gov/climate_resources/7/

Efeito Estufa: “aquecimento global”

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Aumento da temperatura média dos oceanos e da atmosfera da Terra causado

por massivas emissões de gases que intensificam o efeito estufa!

Não é um consenso entre os pesquisadores!

Derretimento das calotas polares Alagamento de regiões costeiras Mudanças climáticas: longos períodos de seca, períodos de enchentes.

ENTRETANTO, não há ainda medidas que determinem inequivocamente que ele existe !

“Aquecimento global”: alguns dados

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Aumento da temperatura global ao longo dos anos

https://climate.nasa.gov/climate_resources/9/https://climate.nasa.gov/climate_resources/139/

“Aquecimento global”: alguns dados

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Derretimento de calotas polaresEmissão de CO2

https://climate.nasa.gov/climate_resources/4/https://climate.nasa.gov/climate_resources/142/

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COP 21 - 21ª Conferência das Partes – ONU Paris em 2015

Reconhece as mudanças climáticas provocadas pela emissão de gases do efeito estufa.

Limita o aumento do aquecimento global em até 2°C até 2100.

(A referência é temperatura média do período pré-industrial).

Em 3 de setembro de 2016, China e EUA ratificaram o Acordo de Paris. Maiores emissores de gases do efeito estufa do mundo.

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Legislação: qualidade do ar

Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar; Definiu a forma de amostragem; Definiu os métodos para o monitoramento de diferentes parâmetros

- Partículas totais em suspensão - SO2 – CO - O3

- Fumaça - Partículas inaláveis - NO2

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Legislação: qualidade do ar

Padrões estabelecidos (precedentes):- Preservar a saúde da população- Evitar/minimizar danos à fauna e à flora

Define que “poluente atmosférico” é qualquer forma de matéria ou energia que afete o ar alterando seuspadrões de qualidade.

Objetiva manter ou atingir os padrões de qualidade exigindo estratégias de controle das emissões.

Métodos de análise propostos pelo INMETRO e na ausência deles recomendados pelo IBAMA

Indica que a monitoração de partículas eespécies químicas é importante efrequentemente necessária.

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O caso de Cubatão

“Chegou um momento em que o coveiro do cemitério de Cubatão se recusou a enterrar as crianças com anencefalia, ele ficou muito assustado. Graças à percepção desse homem, Cubatão ganhou atenção nacional e internacionalmente (...)”

“Episódio Crítico de Poluição do Ar”: presença de altasconcentrações de poluentes na atmosfera, em curto período detempo, resultante da ocorrência de condições meteorológicasdesfavoráveis à dispersão dos mesmos.

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Legislação

“Controlar” a poluição do ar por veículos automotores - Exigências tecnológicas (prazos)- Limites máximos permitidos de poluentes

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Legislação

“...enquanto um carro roda em média30 km/dia, as motos de entregapercorrem até 180 km/dia, poluindotanto quanto os automóveis...”

Referências Bibliográficas

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https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/

https://nacoesunidas.org/cop21/

https://climate.nasa.gov/climate_resources/142/

http://www.valor.com.br/brasil/2570976/vale-da-morte-foi-o-simbolo-de-cubatao

Rocha, J. C; Rosa, A. H. e Cardoso, A. A, Introdução a Química Ambiental, Porto Alegre Bookman, 2004.

Baird, C. Quimica Ambiental; Tradução Maria Angeles Lobo Recio e Liz Carlos M. Carrera, 2 ed, Porto

Alegre, Bookman, 2002.

Nascentes, C. C; Costa, L. M. Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011.

Tolentino, M., Filho, R.C. . A Química no efeito estufa. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola. 1998