Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100: HadCM3 Bacia do Sado Efeitos dos...

Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100: HadCM3

Bacia do Sado

Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global

Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100: HadCM3

Aquífero Querença-Silves

Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global

Ozono estratosférico

C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – rarefacção da camada de ozono estratosférico

Principais clorofluorcarbonetos e outros halocarbonetos que afectam a camada de ozono estratosférica por fotodissociação e libertação de Cl desemparelhado


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In: “Ozone Bulletin and data”. Descarregado de: http://www.wmo.ch/web/arep/ozone.html em 12/09/02

http://www.wmo.ch/web/arep/ozone.html








Ozono estratosférico no hemisfério sul

Qualidade do ar troposférico

C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico

In: “Fact sheet: Air Quality Term 2001”. Eupean Environment Agency.Descarregado de: http://themes.eea.eu.int/ all_factsheets_box Em 12/02/02

http://themes.eea.eu.int/







C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico

In: “Fact sheet: “Air Quality Term 2001”. Eupean Environment Agency. Descarregado de: http://themes.eea.eu.int/all_factsheets_box Em 12/02/02

Directivas Comunitárias








Ozono troposférico

C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono


No 5º Programa de Acção na Área do Ambiente da União Europeia (5º EAP) ficou estabelecido que a UE seguiria os valores estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde para a qualidade do ar.Os valores apresentados abaixo já reflectem as últimas actualizações desta organização.

Valores de referência para a qualidade do ar na UE - ozono

Threshold value set by

Description Criteria based on Value

WHO Protection of public health maximum of floating 8-h average concentration

120 g.m-3

Protection of agricultural crops of yield loss of 5%

accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 3 months (May-July)

3 ppm.h

Protection of natural and semi-natural vegetation

accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 3 months (May-July)

3 ppm.h

Protection of forest trees accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 6 months (Apr-Sept)

10 ppm.h

Evaluation of ecological risk

AOT40 values for receptor specific annual time periods should be average over 5 years

receptor specific values

Protection of sensitive species from short-term acute effects

accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 5 days when vapour pressure deficit > 1.5 kPa

0.5 ppm.h

Protection of sensitive species from short-term acute effects

accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 5 days when vapour pressure deficit < 1.5 kPa

0.2 ppm.h

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In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02


http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html









Concentrações médias de ozono na troposfera e estratosfera








Nevoeiro fotoquímico

C.P. – Alterações químicas

Formação e oxidantes - Modelo Simplista. 1 NO2 + Luz NO + O

2 O + O2 O3

3 O3 + NO NO2 + O2

4 O + HC HCO-

5 HCO- + O2 HCO3-

6 HCO3- + HC Aldeídos, cetonas, etc.

7 HCO3- + NO HCO2

- + NO2

8 HCO3- + O2 O3 + HCO2

-

9 HCO3- + NO2 PAN

Formação de oxidantes - Mecanismo detalhado de 15 reacções em cadeia.

1 NO2 + hv NO + O 9 HO2 + NO OH + NO2

2 O + O2 + M O3 + M 10 HO2 + NO2 HNO2 + O2

3 O3 + NO NO2 + O2 11 HC + O RO2

4 O3 + NO2 NO3 + O2 12 HC + OH RO2

5 NO3 + NO2 2 HNO3 13 HC + O3 RO2

6 NO + NO2 2 HNO2 14 RO2 + NO NO2 + OH

7 HNO2 + hv OH + NO 15 RO2 + NO2 PAN

8 CO + OH CO2 + HO2

C.P. – Alterações químicas formação de ozono

C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico – nevoeiro fotoquímico

Concentração de sulfato na forma de aerosol na Europa em 21 Julho 1990 (µg S/m3);









C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico – nevoeiro fotoquímico


Visibilidade (km)na Europa em 21 Julho 1990, 12.00 GMT








Precipitação ácida

C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida

Emissões Deposição Efeitos

Partículas

Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001. Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02

http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf









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Trutas

Percas A

Percas B

Sapo

Salamandras

Ameijoas

Caracóis

Lagostim

Mosca de água ord.Ephemeroptera

Tolerânca de alguns animais ao pH da água



Ciclo do cálcio – efeito da acidificação (exemplo no Nordeste dos EUA)

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Absorção de Capelas plantas

Unidades: moles de Ca /ha-ano

Entrada de Ca A partir da chuva e neve

Ca disponível no solo

Ca perdido para águas superficiais










Efeito da acidificação

Perda de cálcio pelas membranas das folhas

Diminuição da tolerânciaao frio

Aumento da gravidade daslesões pelo gelo

O Ca e o Mgsão lixiviadosdo solo

O Al é mobilizadoe assimilado pela planta

Alterações gravesdas funções de nutriçãoe radiculares

Alumínio Cálcio e magnésio

Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001. Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02










Efeito da precipitação ácida em monumentos

Estátua alemâ em calcário, datada de 1702 fotografada em 1908 (esquerda) e 1969 (direita). Fotografia: Westfäliches Amt für Denkmalpflege.

Emissões Europeias (em Megatoneladas)










Modelação

O gradiente de temperatura na atmosfera é o principal determinante do transporte convectivo vertical. O gradiente de temperatura é representado por

em que é o gradiente térmico, T a temperatura, e z a altura em metros.

= -T

z

Transporte convectivo vertical

Gradientes térmicos Gradiente adiabático real, real, gradiente efectivo na atmosfera, normalmente entre 4 e 7 C/km;

Gradiente adiabático seco, seco, história da temperatura percorrida por uma parcela de ar seco quando

ascende ou desce na atmosfera devido a forças de flutuação e momento, igual a 9,8 C/km; Gradiente pseudoadiabático (ou adiabática saturada), sat, idêntico ao anterior para uma parcela de ar

saturada de vapor de água, igual a 6 C/km. Como se verifica na figura seguinte, gradiente térmico predominante na atmosfera é positivo. Isto é, a temperatura decresce com a altitude na baixa atmosfera (0-5 km).

C.P. – Transporte – gradiente vertical de temperatura

Transferência de calor - a diferença de temperatura entre a parcela e o meio promove a transferência de energia da parcela para o meio. Ceteris paribus (os restantes factores iguais), a temperatura da parcela diminui.

Expansão - pressão atmosférica diminui com a altitude, como resultado a parcela expande, enquanto sobe. Ceteris paribus, a expansão provoca a diminuição da temperatura.

Condensação - à medida que a temperatura decresce a humidade na parcela condensa para manter as condições de saturação. A condensação é acompanhada por uma libertação de energia equivalente à entalpia de condensação.

Ceteris paribus, a libertação de energia reduz a velocidade de diminuição da temperatura.


À medida que uma parcela de ar sobe na atmosfera a temperatura altera-se como consequência dos seguintes factores:

Temperatura (ºC)

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30

Altura de mistura

Profundidade

1ª camada de mistura

Camada de inversão

2ª camada de mistura

real

seca

de mistura

Altitude (m)


Inversão térmica

Registo vertical horário de temperatura, humidade relativa, pressão, velocidade e direcção do vento na estação de Tampa, Florida (NOAA)


Perfis verticais de temperatura (GRACE Mission. GFZ,UCAR and NCEP). GeoForschungsZentrum

Potsdam (GFZ). GFZ Potsdam, Division 1

Tipo de modelos

GaussianoNuméricoEstatísticoFísico

Modelo físico de uma pluma

C.P. – Transporte – modelos

Modelo GaussianoPressupostos

Emissão contínuaConservação de massaCondições de regime permanenteOs gradientes de concentração ao longo e perpendiculares ao eixo de escoamento seguem uma distribuição Gaussiana (normal)

(18)

C.P. – Transporte – modelos Gaussianos

Modelo Gaussiano

= Concentração do poluente, g m-3

Q = Caudal emitido, g s-1

u = velocidade do vento no topo da chaminé, m s-1

y = desvio padrão da distribuição de concentração na direcção perpendicular ao escoamento, à distância x

z = desvio padrão da distribuição de concentração na direcção vertical, à distância x

= 3.1415926H = Altura efectiva de emissão

2

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2

2

2

2

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2);,,(

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u

QHzyx

C.P. – Transporte – modelos Gaussianos

Examplo de modelos numéricos

ISCST3/PRIMERegime permanente; simula o transporte e dispersão a partir de fontes múltiplas em área ou volume, em orografias simples ou complexas;usa as classes de estabilidade de Pasquill-Guiford;até aos 50 km;simula deposição seca e húmida

AERMODRegime permanente; simula o transporte e dispersão a partir de fontes múltiplas em área ou volume, em orografias simples ou complexas; usa a teaoria da camada limite; até aos 50 km

CALPUFFMulti-camada, multi-espécies, não permanente; simula o transporte, dispersão e transformação a partir de fontes múltiplas em área, volume ou linha, em orografias simples ou complexas; usa a teaoria da camada limite; até aos 700 km

C.P. – Transporte – modelos Numéricos

Factores do emissorLocalização geográficaCaracterísticas do localConcentração do poluente e característicasDensidade do gás, velocidade, temperatura e pressãoAltura e diâmetro da chaminé

C.P. – Transporte – modelos

Monitorização

C.P. – Dispositivos para medição de emissões - princípios

Espectro electromagnético – possibilidade de interferências


Métodos para análise de emissões

Extractivos In situ


Laguns métodos analíticos usados em métodos extractivos

Espectroscopia de absorção

Luminescência Outros

Infra-vermelhoUltra-violeta

FluorescênciaQuimioluminescên

cia

Cromatografia em fase gasosa

Espectroscopia de emissão atómica

C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos

(N ou Ar)

(Hg-Cd, MCT, PbS,As2Se3

Lei de Beer-LambertTr=I/I0=e-(). c. l

c=1/((). l) log(1/Tr)(desde que se use o comprimento de onda em que se verifique absorvância zero como referência)

Tr: transmitância da luz através do gás;I0: intensidade da luz afluente /sI: intensidade da luz efluente /s(): coeficiente de absorção molecular (f(g));c: concentração do poluente;l: distância que a luz atravessa

I0

I0

I0

I

Infra-vermelho (IV) não dispersivo - absorção

Ultra-violeta (UV) não dispersivo - absorçãoLei de Beer-LambertTr=I/I0=e-(). c. l

c=1/((). l) log(1/Tr)

Tr: transmitância da luz através do gás;I0: intensidade da luz afluente /sI: intensidade da luz efluente /s(): coeficiente de absorção molecular (f(g));c: concentração do poluente;l: distância que a luz atravessa


Qualidade ambiente - UV

Aplicações:

• Qualquer

C.P. – Dispositivos para medição de emissões

O3

1008 UV (Amko Systems Inc.)

Qualidade ambiente – Fluorescência UV

Aplicações:

• Qualquer


SO2, H2S

4108 UV (Amko Systems Inc.)


Fluorescência pelo UV (SO2)

SO2 + hv (210 nm) SO2* (excitado) SO2 + hv´ (240-410 nm)


Quimioluminescência pelo Ozono (NO) – 1º passo

NO + O3 NO2* + O2

NO2* NO2 + hv (600-900 nm)


Quimioluminescência pelo Ozono (NO+NO2) – 2º passoO dióxido de azoto é convertido cataliticamente (aquecimento) a NO; são medidos NO + NO2 (na forma de NO): NOx. O NO2 é determinado pela diferença NOx - NO

Qualidade ambiente – Quimiofluorescência UV

Aplicações:

• Qualquer


NOx

CLD 700 AL (Amko Systems Inc.)


Cromatografia – ionização à chama ( para compostos orgânicos)

R + hv R+ + e-

Em que R é um composto orgânico e hv é normalmente emitida por uma lâmpada UV(eV entre cerca de 8 e 12).

Como diferentes quantidades de energia são necessáriaspara ionizar diferentes comspostos orgânicos é possívelanalisar diferentes classes de compostos, bastando paratanto alterar a intensidade da radiação emitida


Cromatografia – fotoionização ( para compostos orgânicos)

eV


Cromatografia – fotoionização relativa de alguns gases


Espectrometria de massa


Cromatografia em fase gasosa com espectrómetro de massa (a cromatografia gasosa em conjunto com espectrometria de massa- GCMS)


Espectrometria de massa (Metais)

Aplicações:

• Qualquer


Hidrocarbonetos voláteis

Model 10 (Vig Industries, Inc.)

Ionização à chama


In situ - IV SO2, NO, NO2, NH3, T

GM 31 MULTI-COMPONENT GAS ANALYZER (Amko Systems Inc.)

Aplicações: Centrais termo-eláctricas;

Incineradoreas de RSUs;

Indústria de vidro, papel;

Petroquímicas;

Cimenteiras;

Etc.

In situ - UV

GM 920 HCL(Amko Systems Inc.)

HCl

Aplicações:

• Incineradoreas de RSUs;

• Indústria de vidro e alumínio;

• Indústria química;

• Cimenteiras.


In situ – infra-vermelho

GM 921 CO(Amko Systems Inc.)

Aplicações:

• Centrais termo-eléctricas;

• Indústria metalúrgica;

• Indústria química;

• Cimenteiras.


CO

In situ – infra-vermelho

Aplicações:


• Incineradoras de RSUs;

• Indústria de papel e textil.


CO2, H2O

GM 500 (Amko Systems Inc.)

In situ – IV

Aplicações:

• Cimenteiras;

• Unidades produtoras de asfalto;


• Indústria vidreira;

• Indústria metalúrgica;


Partículas

OMD 41 (Amko Systems Inc.)

In situ – IV

Aplicações:

• Qualquer


Partículas

OMD 41 (Amko Systems Inc.)

P5B (ESC, Inc.)

In situ – Portátil

Aplicações:

• Qualquer


Multiparamétrico:O2, CO, NOx, SO2

ECOM-A+ 2.5 (Amko Systems Inc.)

In situ – Emissões automóveis

Aplicações:

• Gases de escape


Multiparamétrico:Hidrocarbonetos totais, CO, CO2, O2, NO/NOx, HC, N2O, SO2, CH4

MEXA 7000 V2 (HORIBA)

Controlo de emissões

Filtros de mangas – unidades móveis

(Adwest Technologies Inc.)

Trunkline (TM)(Air Cleaning Technologies Inc.)

C.P. – Dispositivos para controlo de emissões

Filtração


Filtração – efluente húmido


Venturi

Mystaire Venturis(Misonix Inc.)


Scrubbers

Mystaire Waterweb®

(Misonix Inc.)


Scubbers de alta eficiência

Sonimist pretreatment chamber(Misonix Inc.)


Colunas de adsorção

Mystaire MVS(Misonix Inc.)


Precipitadores electroestáticos

(Environmental Elements Corporation)


Filtros de mangas

(Environmental Elements Corporation)


Ciclones

(Adwest Technologies Inc.)


Incineração/oxidação

Retox RTO(Adwest Technologies Inc.)


Incineração

Consumat (R)(Consultech Systems)


Oxidação catalítica


Distância a sotavento (km) Distância a sotavento (km)

Dispersão horizontal Dispersão vertical

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