PIRES, Dilson Ojeda. Inventário de emissões atmosféricas de fontes ...

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INVENTÁRIO DE EMISSÕES ATMOSFÉRICAS DE FONTES ESTACIONÁRIAS E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A POLUIÇÃO DO AR NA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO Dilson Ojeda Pires TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM PLANEJAMENTO ENERGÉTICO. Aprovada por: ________________________________________________ Prof.Roberto Schaeffer, Ph.D. ________________________________________________ Prof. Marcos Sebastião de Paula,D.Sc. ________________________________________________ Prof. Emílio Lèbre La Rovere,D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL FEVEREIRO DE 2005

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  • INVENTRIO DE EMISSES ATMOSFRICAS DE FONTES ESTACIONRIAS E SUA

    CONTRIBUIO PARA A POLUIO DO AR NA REGIO METROPOLITANA DO RIO

    DE JANEIRO

    Dilson Ojeda Pires

    TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS PROGRAMAS

    DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE

    JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO

    GRAU DE MESTRE EM CINCIAS EM PLANEJAMENTO ENERGTICO.

    Aprovada por:

    ________________________________________________ Prof.Roberto Schaeffer, Ph.D.

    ________________________________________________ Prof. Marcos Sebastio de Paula,D.Sc.

    ________________________________________________ Prof. Emlio Lbre La Rovere,D.Sc.

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    FEVEREIRO DE 2005

  • PIRES, DILSON OJEDA

    Inventrio de Emisses Atmosfricas de

    Fontes Estacionrias e sua Contribuio para a

    Poluio do Ar na Regio Metropolitana do Rio

    de Janeiro [Rio de Janeiro] 2005

    VI, 188 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M. Sc.,

    Planejamento Energtico, 2005)

    Tese - Universidade Federal do Rio de

    Janeiro, COPPE

    1. Inventrio de Emisses Atmosfricas

    2. Fontes Estacionrias

    3. Gesto da Poluio do Ar

    I. COPPE/UFRJ II. Ttulo (srie)

    ii

  • Resumo da Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios

    para a obteno do grau de Mestre em Cincias (M.Sc.)

    INVENTRIO DE EMISSES ATMOSFRICAS DE FONTES ESTACIONRIAS E SUA

    CONTRIBUIO PARA A POLUIO DO AR NA REGIO METROPOLITANA DO RIO

    DE JANEIRO

    Dilson Ojeda Pires

    Fevereiro/2005

    Orientador: Roberto Schaeffer

    Programa: Planejamento Energtico

    Este trabalho inicialmente apresenta um panorama dos instrumentos de gesto da

    poluio do ar que so atualmente utilizados em uma das maiores regies metropolitanas

    do pas, a Regio Metropolitana do Rio de Janeiro. Alm disso, mostra como ocorreu o

    desenvolvimento da aplicao do Inventrio de Fontes Fixas de Poluentes Atmosfricos

    para esta rea, segundo a metodologia recomendada pela agncia ambiental americana.

    Na segunda parte do trabalho, o banco de dados gerado analisado e algumas

    possibilidades de utilizao so propostas a fim de subsidiar a ao de planejamento do

    ambiente atmosfrico desta regio.

    iii

  • Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements

    for the degree of Master of Science (M.Sc.)

    STATIONARY SOURCE ATMOSPHERIC EMISSION INVENTORY AND ITS

    CONTRIBUITION FOR THE AIR POLLUTION IN THE RIO DE JANEIRO

    METROPOLITAN REGION

    Dilson Ojeda Pires

    February/2005

    Advisor: Roberto Schaeffer

    Department: Energy Planning

    This work initially presents a view of the air pollution management means, actually

    utilized in one of the countrys greatest metropolitan region, Rio de Janeiro Metropolitan

    Region. Besides that, it presents the appliance development of the Point Source

    Atmospheric Pollutants Inventory for this area, according to the methodology

    recommended by american environmental agency.

    In the second part, the produced data bank is analyzed and some utilization possibilities

    are proposed with the aim of subsiding the action of planning the region atmospheric

    environment.

    iv

  • NDICE

    1- INTRODUO 12- POLUIO ATMOSFRICA 5

    2.1- A Atmosfera 52.2- Poluio Atmosfrica 62.3- Poluente Atmosfrico 82.4- Fontes de Poluio 92.5- Escalas do Problema de Poluio do Ar 122.6- Efeitos da Poluio Atmosfrica 162.7- Abordagem Meteorolgica da Poluio Atmosfrica 222.8- Transformaes Qumicas dos Poluentes na Atmosfera 26

    3- GESTO DA POLUIO DO AR 313.1- Consideraes Gerais 313.2- Padres de Qualidade do Ar 32

    3.2.1- Padres de Qualidade do Ar no Brasil 343.2.2- Critrios de Qualidade do Ar 36

    3.2.2.1- Critrios para Efeitos Fsicos 383.2.2.2- Critrios para Efeitos Biolgicos 39

    3.2.3- Procedimentos Alternativos para o Estabelecimento dos Padres de Qualidade do Ar 40

    3.3- Padres de Emisso 413.3.1- Padres Subjetivos 413.3.2- Padres Objetivos 423.3.3- Abordagens Empregadas no Desenvolvimento dos Limites de Emisso 43

    3.3.3.1- Derivao de Consideraes sobre o Processo e Equipamento 433.3.3.2- Derivao da Abordagem Rollback 45

    3.3.4- Meios ou Maneiras para Implementao dos Padres de Emisso 463.3.5- Padres de Emisso no Brasil 47

    3.4- Monitoramento da Qualidade do Ar 493.4.1- As Escalas de Espao de Monitoramento da Qualidade do Ar 493.4.2- Viso Geral da Organizao de uma Rede de Monitoramento 51

    3.4.2.1- Estaes de Medio Fixa 523.4.2.2- Estaes de Medio Mveis 52

    3.5- Monitoramento de Fontes 533.6- Controle Tecnolgico de Fontes Fixas 55

    3.6.1- Controle pela Diluio das Emisses 563.6.2- Controle na Fonte 56

    3.7- Licenciamento Ambiental e Avaliao do Impacto Ambiental 594- A FERRAMENTA: INVENTRIO DE EMISSES ATMOSFRICAS DE FONTES ESTACIONRIAS 62

    4.1-Definio 624.2- Importncia e Utilizao 634.3- Tipos de Poluentes e Fontes Comumente Abordados nos Inventrios 644.4- Abordagens Utilizadas no Desenvolvimento dos Inventrios 684.5- Metodologia Adotada nos Estados Unidos 70

    4.5.1- Exigncias Legais 704.5.2- O Processo de Inventrio de Emisses Atmosfricas 71

    4.6- A Iniciativa Brasileira 89

    v

  • 5- O DESENVOLVIMENTO DA FERRAMENTA INVENTRIO DE EMISSES ATMOSFRICAS NA REGIO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO. 91

    5.1- Caracterizao da rea em Estudo: Regio Metropolitana do Rio de Janeiro 91

    5.2- Principais Fontes de Emisses Atmosfricas 945.2.1- Fontes Fixas 945.2.2- Fontes Mveis 96

    5.3- Panorama da Gesto da Poluio do Ar na Regio Metropolitana do Rio de Janeiro 97

    5.3.1- Instrumentos Legais 985.3.2- Monitoramento da Qualidade do Ar 100

    5.3.2.1- Redes de Monitoramento 1015.3.2.2- Caracterizao da Qualidade do Ar na RMRJ 104

    5.3.3- Licenciamento de Atividades Poluidoras 1105.3.4- Programa de Autocontrole de Emisses para a Atmosfera PROCON-AR 112

    5.3.5- Plano de Controle da Poluio por Veculos em Uso - PCPV 1135.3.6- Avaliao dos Instrumentos Atualmente Utilizados 114

    5.4- O Inventrio de Fontes de Emisso de Poluentes do Ar na Regio Metropolitana do Rio de Janeiro 116

    5.4.1- O Inventrio de Fontes Fixas 1175.5- Apresentao dos Resultados 131

    6- AVALIAO DOS RESULTADOS E POSSIBILIDADES DE UTILIZAO NA GESTO DA POLUIO DO AR DA RMRJ 137

    6.1- Avaliao dos Resultados 1376.1.1- Avaliao: Distribuio Setorial 1416.1.2- Avaliao: Distribuio Geogrfica 152

    6.2- Possibilidades de Utilizao do Banco de Dados na Gesto da Poluio do Ar da RMRJ 158

    6.2.1- Uso a partir da Distribuio Setorial 1596.2.2- Uso a partir da Distribuio Geogrfica 1606.2.3- Uso a partir da Criao de Cenrios 167

    7- CONCLUSES E CONSIDERAES FINAIS 1708- REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 181

    vi

  • Captulo 1: Introduo A habilidade da sociedade em causar significantes distrbios ao meio ambiente um

    fenmeno recente e fortemente influenciado pelo crescimento demogrfico e

    desenvolvimento tecnolgico.

    O homem primitivo vivendo em menor nmero e realizando sua prtica cotidiana com

    baixo consumo de matria e energia no alterou significativamente o seu ambiente

    natural.

    Como ressaltou KEMP (1994), a populao total mudou muito pouco por milhares de anos

    e o domnio sobre o meio ambiente comeou a se tornar um desafio sobrevivncia.

    Essencial para aquele desafio foi o desenvolvimento da tecnologia que induziu o uso cada

    vez mais intenso de recursos materiais e energia.

    As atividades humanas, no entanto, esto atreladas s leis naturais bem definidas e

    implacveis em suas aes.

    A segunda lei da termodinmica, por exemplo, atravs do conceito de entropia,

    estabelece patamares energticos distintos em fenmenos que inicialmente, na forma

    mais organizada, apresentam baixa entropia e, aps a transformao e obteno do efeito

    desejado, resultam em qualidade energtica inferior, ou seja, alto valor entrpico.

    O aumento na desorganizao ocorrida, aumento da entropia do sistema, gera efluentes:

    materiais de contedo energtico inferior s matrias-primas empregadas, alguns deles

    gasosos.

    O homem, portanto, ao longo de sua trajetria e conseqente intensificao no uso de

    materiais tem contribudo para o processo de poluio atmosfrica atravs da liberao

    destes efluentes ou emisses gasosas.

    A poluio atmosfrica, entretanto, no um processo recente e de inteira

    responsabilidade do homem, tendo a prpria natureza se encarregado, durante milhares

    de anos, de participar ativamente deste processo com o lanamento de gases e materiais

    particulados originrios de atividades vulcnicas e tempestades, dentre algumas fontes

    naturais de poluentes.A atividade antrpica, por sua vez, acaba por intensificar a poluio

    do ar com o lanamento contnuo de grandes quantidades de substncias poluentes

    (OLIVEIRA, 1997).

    A carga de poluentes atmosfricos liberados se concentra principalmente na camada de

    ar mais prxima superfcie da Terra, a troposfera, onde gases txicos e materiais

    1

  • particulados em suspenso contribuem significativamente para a degradao da

    qualidade do ar.

    Por outro lado, como ressaltou OLIVEIRA (1997), nesta mesma regio da atmosfera

    coexistem gases como o dixido de carbono (CO2), monxido de carbono (CO), metano

    (CH4) e o oznio troposfrico, que desempenham importante papel no equilbrio trmico

    do planeta.

    A interveno humana, entretanto, no representava uma grande ameaa enquanto a

    populao ainda era reduzida e o nvel de tecnologia baixo, dando oportunidade para a

    atmosfera acionar seus mecanismos de controle internos e manter a estabilidade

    necessria.

    As crescentes inovaes tecnolgicas, a partir da segunda metade do sculo dezoito,

    intensificaram a produo industrial, altamente dependente das fontes primrias de

    energia fssil como o carvo, o que ocasionou um nvel de poluio do ar capaz de

    comprometer os mecanismos regulatrios da atmosfera.

    Ou como diria James Lovelock (citado por KEMP (1994)), o mecanismo regulatrio de

    Gaia pode ter sido enfraquecido pelas atividades humanas.

    Graves episdios de poluio atmosfrica ocorreram em grandes cidades no sculo

    passado, acarretando a morte de milhares de pessoas devido s condies atmosfricas

    desfavorveis e a ausncia de sistemas de controle adequados.

    Em geral, a maior contribuio da carga de poluentes nas grandes metrpoles est

    associada ao setor de transportes; em seguida, o setor industrial assume importante

    contribuio nas regies mais desenvolvidas de um pas quase sempre associada alta

    densidade demogrfica.

    Apesar do crescente registro de bitos relacionados poluio atmosfrica aliado s

    condies meteorolgicas da regio, somente a partir do trgico incidente ocorrido em

    Londres, em 1952, com a perda de 4.000 pessoas por bronquite e pneumonia, num

    intervalo de quatro dias, que a comunidade cientfica se atentou para a necessidade de

    buscar solues atravs de estudos para se prever as condies atmosfricas favorveis

    concentrao de poluentes(DORST,1973).

    Alm desta iniciativa, os pases desenvolvidos, movidos pelos freqentes incidentes de

    poluio do ar, estruturaram sistemas de polticas ambientais com a adoo de padres

    de qualidade ambiental - padres de qualidade do ar e os padres de emisso que em

    conjunto com o desenvolvimento de sistemas de controle cada vez mais eficazes

    pudessem trazer benefcios qualidade de vida da populao urbana.

    2

  • Nestes pases se observou uma tendncia modernizao das instalaes industriais por

    ocasio do licenciamento ambiental, com o objetivo de abater as emisses atmosfricas.

    No Brasil, a exemplo do que ocorre com a maioria dos pases em desenvolvimento, a

    maior parte das grandes instalaes industriais como refinarias, plos petroqumicos e

    siderrgicas, responsveis pelas emisses de poluentes para a atmosfera, est

    concentrada em reas urbanas(PUC, 2002).

    Algumas destas reas, anteriormente classificadas como zonas estritamente industriais,

    foram conduzidas pelo crescimento desordenado das cidades a abrigar residncias

    expondo uma parcela considervel da populao das cidades brasileiras s emisses

    provenientes daquele tipo de instalaes.

    As aes de controle em mbito nacional esto concentradas na existncia de padres de

    qualidade de ambiental estabelecidos pelas resolues CONAMA.

    A regulamentao da emisso de poluentes gerados por grandes fontes estacionrias

    ocorre em grande parte nas fases do licenciamento ambiental.No se observa, entretanto,

    uma tendncia de modernizao das instalaes com o objetivo de abater as emisses

    atmosfricas.Alm disso, existem lacunas importantes relativas ao monitoramento

    ambiental do entorno dos complexos industriais do pas, no que se refere ao fornecimento

    de sries histricas e informaes, tais como: a composio dos efluentes e a

    quantificao das emisses, dificultando enormemente avaliao dos impactos causados

    pelas fontes estacionrias (PUC, 2002).

    Dentro deste contexto, esta dissertao tem o objetivo de discutir a necessidade de

    caracterizao das emisses atmosfricas das fontes estacionrias do pas como forma

    de subsidiar as decises e avaliaes dos impactos causados por estas fontes.

    Para tanto, inicialmente aborda-se, no captulo II, a poluio do ar em carter conceitual a

    fim de fornecer a base terica para a discusso futura.

    O captulo III est dedicado apresentao dos principais instrumentos de gesto de

    poluio do ar utilizados atualmente para o controle de fontes estacionrias.

    A caracterizao dos poluentes, como dito anteriormente, realizada com a utilizao de

    uma ferramenta de gesto da poluio do ar denominada genericamente de Inventrio de

    Emisses Atmosfricas, cuja implantao nos pases desenvolvidos uma prtica comum

    e que no Brasil, apesar de estar prevista na legislao, ainda bastante incipiente. O

    captulo IV apresenta, portanto, a ferramenta Inventrio de Emisses Atmosfricas

    discutindo a metodologia atualmente empregada pela agncia ambiental americana e os

    3

  • esforos brasileiros na tentativa de implementar uma metodologia para elaborao dos

    seus inventrios de fontes.

    O captulo V apresenta o desenvolvimento da ferramenta Inventrio de Emisses

    Atmosfricas, segundo os moldes da metodologia americana, na Regio Metropolitana do

    Rio de Janeiro (RMRJ). Procurou-se inicialmente, averiguar a gesto da poluio do ar

    atualmente utilizado na regio com a descrio dos principais instrumentos utilizados e a

    caracterizao da qualidade do ar. Em seguida o processo do Inventrio de Emisses

    Atmosfricas na RMRJ descrito e os resultados so apresentados.

    A avaliao dos resultados realizada no captulo VI, alm da apresentao de algumas

    sugestes para utilizao dos dados gerados.

    No captulo VII, conclui-se o trabalho com a apresentao de uma sntese dos principais

    resultados obtidos, as limitaes e restries impostas no uso da ferramenta para o caso

    da Regio Metropolitana do Rio de Janeiro, alm das perspectivas e desdobramentos da

    pesquisa.

    4

  • Captulo 2: Poluio Atmosfrica Este captulo introduz um panorama dos conceitos bsicos essenciais compreenso dos

    problemas causados pela poluio atmosfrica.

    2.1 A Atmosfera

    A atmosfera uma espessa camada de gases contendo lquidos em suspenso e

    partculas slidas que envolvem completamente a Terra, e junto com esta formam um

    sistema ambiental integrado (KEMP, 1994).

    Quase toda massa da atmosfera, cerca de 90%, localiza-se nos primeiros 30 km de altitude,

    sendo que 50 % esto concentrados nos primeiros 5 km (RIBEIRO et al, 2000).

    A regio mais prxima superfcie da terra chamada troposfera, sendo uma camada de ar

    estreita e densa que contm praticamente toda a massa gasosa da atmosfera (75%), alm

    de quase todo vapor dgua e aerossis. a zona na qual ocorrem a maioria dos fenmenos

    atmosfricos e onde a manifestao dos problemas ambientais globais - chuva cida,

    turbidez atmosfrica e aquecimento global - tm sua origem e alcana sua maior extenso,

    devido ao nvel de interveno humana a que est submetida.

    A camada seguinte, a estratosfera, mais seca e contm grandes quantidades de oznio,

    tendo uma importncia cientfica grande em funo dos processos de absoro e

    disperso dos raios solares que ali incidem.

    Acima da estratosfera esto as regies quimiosfera (mesosfera) e ionosfera (termosfera),

    que influenciam diretamente na quantidade e na distribuio espectral da energia solar e nos

    raios solares csmicos que alcanam as camadas inferiores. Esta estrutura vertical da

    atmosfera, sua delimitao em vrias camadas sobrepostas, est baseada no perfil de

    temperatura traado na medida que se varia a altitude, conforme mostra a figura 2.1.

    5

  • Figura 2.1: A estrutura vertical da atmosfera

    .

    Esta camada de a

    constantes trocas din

    2.2 Poluio Atmos

    Durante centenas de

    composio qumica

    O conceito de polui

    levam deteriorao

    Como assinalou BR

    em 1883, introduziu

    atividades humanas Fonte: KEMP (1994)r tem sofrido modificaes na sua composio qumica devido as

    micas com outros sistemas terrestres: hidrosfera e litosfera.

    frica

    anos os seres humanos vm realizando atividades que modificaram a

    da atmosfera.

    o atmosfrica inclui atividades humanas e/ou atividades naturais que

    da qualidade original da atmosfera.

    ETSCHNEIDER e KURFRST (1987), a erupo do vulco Krakatoa,

    mais poeira na atmosfera do que toda fumaa produzida pelas

    ao longo da histria. Alm das erupes vulcnicas, outros fenmenos

    6

  • naturais como queimadas nas florestas e a disperso de areia pelo vento, entre outros, so

    fatores que intensificam o fluxo de matria introduzida na atmosfera, contaminando o ar.

    Esta contaminao na verdade a poluio natural como definiu BOUBEL et al (1984), e

    que introduz na atmosfera gases que atualmente so considerados poluentes.

    Existem algumas opinies sobre o conceito de poluio atmosfrica, alguns atribuem o fato

    somente ao das atividades humanas, porm como ressaltou CAVALCANTI (2003) uma

    definio desta natureza seria um pouco limitada.

    De acordo com o conceito de proteo atmosfrica em alguns pases industrializados, como

    a Alemanha, poluio atmosfrica a introduo direta ou indireta de materiais na atmosfera

    em quantidades que afetam sua qualidade e composio resultando em efeitos negativos

    para o bem estar humano, a natureza viva e no viva, aos ecossistemas, aos materiais, aos

    recursos naturais e utilizao do meio ambiente (BRETSCHNEIDER e KURFRST, 1987).

    Este conceito foi ampliado pela Conveno da Comisso Econmica Europia sobre

    Poluio Atmosfrica Transfronteiria de Longo Alcance (UNECE, 2004), que passou a

    considerar a poluio atmosfrica no s a emisso de substncias materiais no ar, como

    tambm a emisso de qualquer forma de energia capaz de causar efeitos nocivos.

    Segundo STERN et al (1984), o ar no poludo um conceito e seria a composio do ar se

    o homem e suas atividades no estivessem na terra.O ar que respiramos seria ento

    definido como: ... ar poludo diludo..., cujos principais elementos constitutivos so o

    nitrognio, o oxignio e o vapor dgua.

    O ar uma mistura complexa de muitas substncias com aproximadamente 78% de

    nitrognio, 21% de oxignio e os 1% restantes incluindo pequenas quantidades de

    substncias como o dixido de carbono, metano, hidrognio, argnio, hlio, alm de vapores

    orgnicos e material particulado em suspenso.

    7

  • 2.3 Poluente Atmosfrico

    Poluente atmosfrico toda substncia slida, lqida ou gasosa que afeta prejudicialmente

    o meio ambiente aps mudanas qumicas na atmosfera ou pela ao sinergtica com outras

    substncias (BRETSCHNEIDER e KURFRST, 1987).

    Estes poluentes causam prejuzo composio qumica da atmosfera com as seguintes

    conseqncias:

    Perigo ou prejuzo ao bem estar dos homens e dos animais;

    Dano ao meio ambiente (natural, residencial ou rea de trabalho) levando a efeitos

    sobre a sociedade que podem ou no ser expressos financeiramente;

    Levando a efeitos que conduzam a deteriorao do conforto, como a diminuio da

    visibilidade.

    A Resoluo CONAMA n 03 de 1990 estende este conceito atravs de uma definio que

    incorpora a varivel energia como possvel poluente.

    Assim, de acordo com CONAMA (1990a), poluente atmosfrico ... qualquer forma de

    matria ou energia com intensidade e em quantidade, concentrao, tempo ou caracterstica

    em desacordo com os nveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar:

    Imprprio, nocivo ou ofensivo sade;

    Inconveniente ao bem-estar pblico;

    Danoso aos materiais, fauna e flora;

    Prejudicial segurana, ao uso e gozo da propriedade, e s atividades normais da

    comunidade.

    Os poluentes atmosfricos podem ser classificados como slidos, lquidos e/ou gasosos, de

    acordo com seu estado de agregao. Na prtica estes trs grupos podem ser combinados

    de acordo com alguns pontos de vista.

    8

  • Substncias slidas ou lquidas podem ser agrupadas como particulado ou material

    particulado desde que princpios fsicos sejam freqentemente utilizados para sua remoo e

    suas densidades sejam aproximadamente trs vezes maiores do que a do ar onde esto

    diludos.

    Os gases e vapores formam outro grupo, sendo poluentes moleculares com existncia

    permanente: os gases propriamente ditos, ou os vapores que temperatura ambiente podem

    sofrer condensao e voltar forma lquida original (BOUBEL et al, 1984).

    De acordo com sua composio qumica, os poluentes podem ser classificados em

    inorgnicos e orgnicos.

    Podem tambm ser classificados como poluentes primrios e secundrios, sendo os

    primeiros j emitidos na forma de poluentes e os outros formados na atmosfera por reaes

    qumicas ou fotoqumicas com a participao de dois ou mais poluentes ou com a

    participao de componentes prprios da atmosfera (PARTER,1978)

    Os poluentes podem ainda ser classificados de acordo com os seus efeitos em substncias

    radioativas, metais pesados, txicas, carcinognicos, mutagnicos etc.

    2.4 Fontes de Poluio

    So muitas as fontes de poluio do ar. Podem ser de origem natural, como as emisses

    vulcnicas, os incndios florestais, os aerossis dos oceanos, etc., ou de origem

    antropognica, que resultam das inmeras atividades humanas.

    Em algumas situaes torna-se difcil a classificao de uma fonte como natural ou

    antropognica. STERN et al (1984), assinalou que se, por exemplo, uma atividade humana

    resultasse na remoo da camada superficial da terra e posteriormente o particulado ali

    formado fosse carreado pelo vento para outra regio onde as pessoas sofressem o prejuzo,

    ficaria difcil decidir se o evento natural ou resultante da atividade humana. A correta

    9

  • definio dependeria do tempo de anlise.Ou no caso dos incndios florestais com produo

    de emisses bastante significativas, que podem ser de origem natural ou antropognica.

    Fonte de poluio atmosfrica um conceito amplo que, segundo BRETSCHNEIDER e

    KURFRST (1987), pode ser definido como:

    1- Um local do qual escapam substncias poluentes (chamins, dutos, descargas de ar,

    etc.);

    2- Processos e/ou equipamentos de produo (caldeiras, fornos, linhas de produo,

    cmaras de combusto, etc.);

    3- Uma rea como conjunto de pontos e/ou processos e equipamentos numa regio

    especfica, capazes de liberar matria ou energia para a atmosfera, tornando-a poluda.

    As emisses das fontes naturais ocorrem com freqncia diferente das emisses das fontes

    antropognicas, porm so emisses bastantes significativas e muitas vezes superam as

    emisses de origem antrpica.

    As vrias fontes de poluio do ar podem ser classificadas do seguinte modo (CAVALCANTI,

    2003):

    Fontes estacionrias ou fontes fixas: que podem ser subdivididas em dois grupos: um

    abrangendo atividades pouco representativas nas reas urbanas, como queimadas,

    lavanderias e queima de combustveis em padaria, hotis e outras atividades

    consideradas no industriais; outro formado por atividades individualmente significativas,

    em vista variedade ou intensidade de poluentes emitidos, como a poluio dos

    processos industriais.

    10

  • Fontes mveis: so todos os meios de transporte areo, martimo e terrestre que utilizam

    motores combusto como fora motriz.

    Fontes naturais: so todos os processos naturais de emisso que vm ocorrendo

    durante milhares de anos, como atividades vulcnicas, os aerossis marinhos, a

    liberao de hidrocarbonetos pelas plantas, a ao elica entre outros.

    A tabela 2.1 a seguir enquadra as fontes descritas e apresenta os principais poluentes

    originrio.

    Tabela 2.1: Relao entre Fontes e seus Poluentes Caractersticos

    Fontes Classificao Tipo

    Poluentes

    Material particulado Dixido de enxofre e trixido de enxofre

    Monxido de carbono

    Combusto

    Hidrocarbonetos e xidos de nitrognio Fontes Material particulado (fumos, poeiras e nvoas)

    Estacionrias Gases: SO2, SO3, HCl e Hidrocarbonetos

    Processo Industrial

    Mercaptans, HF, H2S, NOx Material particulado

    Queima de Resduos Slidos Gases: SO2, SO3, HCl, NOx

    Outros Hidrocarbonetos, material particulado Material particulado, monxido de carbono,

    Fontes Veculos

    Automotores xidos de nitrognio, hidrocarbonetos e xidos de enxofre

    Mveis Avies e Barcos xidos de enxofre e xidos de nitrognio Locomotivas, etc. cidos orgnicos, hidrocarbonetos e aldedos

    Material particulado - poeiras Fontes Naturais

    Gases - SO2, SO3, HCl, NOx, hidrocarbonetos Poluentes secundrios - O3 , aldedos cidos orgnicos, nitratos orgnicos Reaes Qumicas Aerossol fotoqumico, etc.

    Fonte: CETESB (2002)

    11

  • 2.5 Escalas do Problema de Poluio do Ar

    O problema da poluio do ar no nico, existem vrios problemas distintos com

    caractersticas prprias.

    Segundo BOUBEL et al (1984), estes problemas podem ser abordados estabelecendo as

    escalas de poluio do ar.

    Quando o problema da poluio abordado levando-se em considerao o quanto da

    superfcie terrestre foi envolvida tem-se a escala horizontal em evidncia.

    A segunda escala seria a vertical que mede o quanto da camada de ar est sendo envolvida.

    A terceira a escala temporal que considera o decurso de tempo para o desencadear do

    problema, alm do tempo necessrio para o seu controle.

    A quarta a escala de organizao necessria para a resoluo do problema.

    Considerando as quatro escalas apresentadas, os problemas de poluio atmosfrica podem

    assumir as seguintes dimenses: micro (indoor), local, urbana, regional, continental e global.

    Micro ou Indoor

    Limita-se a ambientes fechados como interiores de instalaes ou atividades industriais.

    As emisses oriundas das atividades ficam restritas ao mesmo local da fonte originria

    ou com alcance desprezvel.

    Local

    Nesta dimenso a fonte e o receptor esto muito prximos um do outro, ou seja, esto no

    mesmo campo de viso. Assim, a ao da poluio de uma fonte ou um conjunto destas

    12

  • sobre um receptor pode ser identificada sem a necessidade especfica de se aplicar um

    traador.

    Um exemplo seria a via principal de uma cidade com suas construes e intenso trfego

    de veculos. As fontes seriam os automveis e os receptores os ocupantes dos prdios

    adjacentes.

    A escala horizontal do exemplo seria o trecho da via considerado. A escala vertical seria

    a altura dos prdios adjacentes e a escala temporal medida em minutos desde que a

    densidade do trfego mude por um fator de dois em uma hora.

    O tempo de controle da poluio seria longo se no houvesse mudana no trfego,

    porm se o trfego for restringido o problema seria resolvido em pouco tempo.

    Urbana

    A rea urbana compreende o centro da cidade e suas vizinhanas: o subrbio e a zona

    rural. Nestas reas esto concentradas inmeras atividades humanas como as

    industriais e as de transportes que geram enorme quantidade de poluentes lanados na

    atmosfera.

    A cidade concentra o maior nmero de fontes e por isso apresenta maior concentrao

    de poluentes.

    A concentrao de poluentes no subrbio afetada diretamente pela cidade, porm

    possui nveis mais baixos de poluentes.

    A zona rural possui os menores ndices de poluio e por isso considerada com

    concentrao padro ou background em relao ao centro urbano.

    Os fenmenos meteorolgicos esto intimamente relacionados com os problemas de

    poluio do ar. Numa rea urbana as correntes de ar que circulam realizam o transporte

    de poluentes por dois mecanismos: as correntes de ar horizontais que removem a

    13

  • poluio lateralmente, e as correntes de ar verticais que por meio de conveco carreia a

    poluio para nveis superiores da atmosfera, e ao mesmo tempo renova o ar limpo.

    Estes mecanismos so os responsveis pelo maior ou menor grau de poluio nas reas

    urbanas que em determinadas situaes meteorolgicas podem apresentar alteraes

    desfavorveis naqueles mecanismos resultando em calmarias e/ou em inverses

    trmicas.

    Quando estes dois mecanismos falham, ocorre uma estagnao atmosfrica com

    conseqentes episdios de poluio do ar.

    Regional

    Na dimenso regional, a principal preocupao com a qualidade do ar em reas

    consideradas no poludas. A poluio atmosfrica um problema essencialmente

    urbano que atingiu o ar limpo destas regies tornando-as cada vez mais contaminadas.

    Este arraste de poluentes para reas no contaminadas ocorre devido s condies

    semelhantes nos mecanismos de disperso favorecidos por fatores geomorfolgicos,

    alm de condies climatolgicas ideais. Assim, as reas no poludas so afetadas

    pelas emisses de outras reas, criando uma condio de homogeneidade com a

    diluio do ar poludo original.

    Existem alguns fatores de poluio que so caractersticas das regies no poludas

    como, por exemplo, as queimadas dos campos e os rejeitos da agricultura, a disperso

    dos excrementos animais, e de rejeitos do processamento de animais e vegetais.

    A poluio gerada por estas fontes age de igual modo poluindo os centros urbanos.

    Estas regies com caractersticas climatolgicas constantes, delimitadas pela topografia

    e pelos espaos areos vertical e horizontal constituem as bacias areas, por onde toda

    14

  • a poluio dos centros urbanos ir se homogeneizar causando a sua degradao como

    um todo, degradando ainda o ar de reas no ocupadas.

    Continental

    O problema da poluio do ar nesta dimenso remete-se ao transporte de poluentes

    atravs das fronteiras internacionais.

    Como ocorre com o transporte de xidos de enxofre da Gran Bretanha e Alemanha para

    alm das fronteiras das Terras do Norte, da Blgica e da Escandinvia, onde este

    poluente era carreado do ar como precipitao cida, resultando na diminuio do pH

    dos corpos dgua e do solo. O mesmo fenmeno tem sido observado tambm no

    nordeste dos Estados Unidos e no sudeste do Canad (STERN et al, 1984).

    O problema da deposio cida envolve um grande nmero de fontes emissoras que

    agem sinergeticamente num pas de modo a contaminar uma extensa massa de ar que

    ento se move para um outro pas.

    Os principais poluentes envolvidos na deposio cida so os xidos de enxofre e os

    xidos de nitrognio, sendo estes ltimos no to eficientes quanto os primeiros na

    produo de chuva cida, pois passam por diversas reaes qumicas intermedirias at

    se transformarem em cidos. Assim, no nordeste dos Estados Unidos a chuva cida

    consiste de 65% de cido sulfrico, 30% de cido ntrico e os 5% restantes formados por

    outros cidos (PAINTER, 1974).

    Global

    A preocupao fundamental o transporte de poluentes ao redor do globo terrestre,

    como acontece com o transporte estratosfrico de radionucldeos dos testes de armas

    15

  • nucleares e o transporte de material particulado das erupes vulcnicas, alm do

    transporte de outros poluentes que podem levar a mudanas significativas na atmosfera ,

    como a reduo da camada de oznio e o aumento do efeito estufa, alterando assim o

    clima do planeta (KEMP, 1994).

    2.6 Efeitos da Poluio Atmosfrica

    A poluio atmosfrica causa vrios efeitos prejudiciais, diretos ou indiretos, sobre a sade e

    o bem-estar humanos, sobre os animais e a vegetao, sobre os materiais e as construes

    e sobre a atmosfera, solos e os corpos dgua.

    O grau e a extenso destes efeitos dependem da escala de poluio, podendo ocorrer em

    nvel local, regional e global.

    Os efeitos da poluio atmosfricas tm a caracterstica de modificar uma condio original

    ou normal e/ou de intensificar a incidncia de um outro efeito, causando um prejuzo ou

    dano.

    Estes efeitos causam perdas econmicas pelo aumento da ocorrncia de algumas doenas

    (aumentando o consumo de medicamentos), diminuindo a produo agrcola, acelerando a

    taxa de corroso dos metais e aumentando o custo de sua proteo, diminuindo o tempo de

    vida dos edifcios, construes e monumentos histricos e aumentando o custo da

    manuteno domstica de roupas limpas, entre outros (BRETSCHNEIDER e KURFRST,

    1987).

    De maneira geral, os efeitos podem ser classificados como: agudos, de carter temporrio e

    reversvel, em funo do aumento da concentrao de poluentes como, por exemplo, a

    irritao nos olhos e tosse; e crnicos, de carter permanente e cumulativos com

    manifestaes a longo prazo, podendo causar sade humana intoxicaes gradativas

    16

  • provocando graves doenas respiratrias alm de corroso de estruturas e a degradao de

    materiais de construes e obras de arte(CAVALCANTI,2003).

    O impacto da poluio atmosfrica sobre o bem-estar humano tem sido a principal motivao

    para o seu estudo e controle. A poluio atmosfrica afeta principalmente os sistemas

    respiratrios, circulatrios e oftalmolgicos, sendo o sistema respiratrio a principal via de

    entrada dos poluentes, alguns dos quais podem alterar as funes dos pulmes (STERN et

    al., 1984).

    Os efeitos atribudos poluio atmosfrica variam desde uma simples irritao nos olhos

    at o caso de morte. Em geral os efeitos agravam doenas pr-existentes, tornando as

    pessoas mais suscetveis s infees ou ao desenvolvimento de doenas respiratrias

    crnicas (WRI,2004).

    Alguns efeitos associados com poluentes especficos so mostrados na tabela 2.2 abaixo.

    17

  • Tabela 2.2: Efeitos dos Poluentes Sade

    Poluente Efeitos Sade RelatadosAumenta mortalidade geral,

    Outros Possveis Efeitos Principais FontesProcessos industriais,

    pode adsorver e carrear veculos automotores, poluentes txicos para as

    Material Particulado

    Reduz a visibilidade, suja materiais e construes

    poeiras naturais, vulces, partes profundas do aparelho respiratrio e, na incndios florestais,

    presena de SO2, aumenta queimadas, queima de a incidncia e a severidade

    carvo, etc.de doenas respiratrias.Queima de combustveis em Txico para as plantas, Agrava sintomas de

    estraga pinturas, eroso doenas cardacas e de esttuas e pulmonares, bronconstritor fontes fixas, veculos Dixido de

    Enxofre (SO2)monumentos, especialmente em

    Corroi metais, danifica combinao com outros automotores, fundies, tecidos, diminui a poluentes, aumenta a

    visibilidade, forma chuva incidncia de doenas cidarespiratrias agudas. refinarias de petrleo, etc.

    Interfere no transporte de oxignio pelo sangue,

    diminui reflexos, afeta a discriminao temporal,

    exposio a longo prazo suspeita de agravar

    arterioesclerose e doenas vasculares. Altas concentraes podem

    Monxido de Carbono (CO) Veculos automotoresDesconhecidos

    Veculos automotores e Txico para as plantas, causa reduo no crescimento e na

    fertilidade das sementes quando presente em altas

    concentraes, causa colorao marrom na

    atmosfera, precursor da chuva cida, participa do

    smog fotoqumico formando O3.

    ser fatais, em concentraes

    baixas pode aumentar a queima de combustveis em Dixido de

    Nitrognio (NO2) suscetibilidade a infeces, pode irritar os pulmes, fontes estacionrias,

    causar bronquite e

    pneumonia.Formado na atmosfera por

    termeltricas.Irrita as mucosas do sistema respiratrio causando tosse

    e prejuzo funo pulmonar, reduz a

    resistncia a gripes e outras doenas como a pneumonia,

    pode agravar doenas do corao, asma, bronquites e

    enfisema.

    reaes fotoqumicas pela Danifica materiais como a presena de xidos de borracha e pintura, causa

    Oznio (O3)3 danos agricultura e nitrognio e hidrocarbonetos vegetao em geral. ou outros compostos

    orgnicos volteis.

    Fonte: CAVALCANTI (2003)

    18

  • O principal efeito dos poluentes atmosfricos sobre os metais a corroso das superfcies

    com eventuais perdas de material e suas propriedades eltricas.

    Os efeitos dos poluentes atmosfricos sobre as caractersticas normais da atmosfera vo

    desde a diminuio da visibilidade, escala local, passando pelos problemas de deposio

    cida em nvel regional e continental, at os efeitos globais como aumento do efeito estufa e

    a reduo da camada de oznio, discutidos a seguir:

    Deposio cida:

    A emisso de gases poluentes pelas atividades antrpicas (queima de combustveis fsseis),

    principalmente os xidos de enxofre e os xidos de nitrognio, leva posterior deposio

    destes poluentes cidos sobre os ecossistemas. A deposio cida a combinao da

    deposio seca e mida, esta ltima comumente chamada de chuva cida (RIBEIRO et al.,

    2000).

    Na formao da chuva cida, conforme ilustrado na tabela 2.3, os xidos com carter cido

    presentes na atmosfera reagem com o vapor dgua formando substncias cidas tais como

    cido sulfrico, cido sulfuroso, cido sulfdrico, cido ntrico e cido nitroso entre outros, que

    sero precipitados junto com as chuvas.

    19

  • Fonte: M

    A chuva que j con

    forma cido carbni

    para valores de pH

    Os principais efeitos

    Acidificao

    conseqente

    Deteriorao

    corroso.

    Tabela 2.3: Reaes Qumicas da Chuva cida

    EDEIROS (2003).

    tm xidos como o dixido de carbono presente na atmosfera e que

    co apresenta pH em torno de 5.6. Portanto, a chuva considerada cida

    menores do que este.

    nocivos da chuva cida so (MEDEIROS, 2003):

    de sistemas aquticos, principalmente lagos, do solo e de florestas com

    s prejuzos para as formas de vida que ali habitam;

    de materiais, estruturas e monumentos histricos pela intensificao da

    20

  • Efeito Estufa

    A atmosfera exerce um papel fundamental na manuteno da vida na Terra pela reteno de

    calor, havendo, portanto um efeito estufa natural por esta camada de gases. Este efeito

    natural contribuiu para manter a temperatura mdia do planeta em torno dos 15C,

    possibilitando a existncia de vida.O efeito estufa um fenmeno onde a radiao

    infravermelha refletida pela superfcie terrestre retida por alguns gases presentes na

    atmosfera. Os principais gases causadores deste efeito so: CO2, CH4, N2O e CFCs (IPCC,

    2001).

    O aumento da concentrao destes gases na atmosfera, em funo dos processos de

    queima de combustveis fsseis e do desflorestamento, causa uma maior reteno das

    radiaes infravermelhas, levando a um incremento na temperatura do planeta (RIBEIRO et

    al., 2000).

    As principais conseqncias do aumento do efeito estufa so:

    Elevao do nvel do mar;

    Alterao no suprimento da gua doce;

    Mudanas climticas;

    Alterao no processo de desertificao.

    Reduo da Camada de Oznio

    Assim como o efeito estufa, a camada de oznio um fenmeno natural, constituindo-se de

    um filtro que protege o planeta das excessivas radiaes ultravioletas do sol.

    21

  • Algumas substncias como os clorofluorcarbonos (CFCs) so capazes de liberar o elemento

    qumico cloro que reage irreversivelmente com o oznio estratosfrico contribuindo para sua

    eliminao.

    Alm do cloro presente nos CFCs, os xidos de nitrognio, o gs halon, o metilclorofrmio e

    o tetracloreto de carbono so outras substncias capazes de provocar o mesmo efeito

    (BOUBEL et al., 1984; MANAHAN, 2000).

    A diminuio da camada de oznio acaba por permitir a passagem das radiaes

    ultravioletas indesejveis podendo causar na sade humana aumento da incidncia de

    cncer de pele, doenas oftalmolgicas como catarata, alm de causar efeitos nocivos aos

    ecossistemas, fauna e a flora.

    2.7 Abordagem Meteorolgica da Poluio Atmosfrica

    Quando os gases lanados pelas chamins entram na atmosfera, as condies externas tais

    como presso, temperatura, umidade, direo e velocidade dos ventos comeam a afet-los.

    Todos estes fatores meteorolgicos, variveis no tempo e no espao aliados aos fatores

    topogrficos, afetam diretamente a disperso e o transporte dos poluentes.

    A atmosfera terrestre est em constante movimento, principalmente como resultado da

    travessia da luz solar que gera um balano trmico no uniforme. Assim os parmetros

    meteorolgicos variam consideravelmente com a localizao, altitude e tempo (STERN et al.

    1984).

    O perfil de temperatura vertical que se forma influencia diretamente a disperso dos

    poluentes. A temperatura na troposfera em geral diminui com o aumento da altitude, em uma

    22

  • mdia de 4C a 8C por quilmetro. Entretanto nas camadas inferiores da atmosfera, entre o

    primeiro e o segundo quilmetro, a temperatura pode aumentar com a variao da altitude

    por um determinado perodo de tempo. Este efeito trmico conhecido como inverso

    trmica (GRAEDEL e CRUTZEL, 1997).

    Estes gradientes de temperatura do origem aos movimentos verticais ascendentes e

    descendentes das massas de ar que afetam o clima e os processos de mistura dos

    poluentes na atmosfera.

    Quando a atmosfera resiste a estes movimentos verticais tm-se um estado de estabilidade.

    Caso contrrio, um estado de instabilidade (GRAEDEL e CRUTZEL, 1997).

    Alm dos movimentos verticais das massas de ar mencionados, devem-se considerar, na

    anlise de transporte e disperso dos poluentes, os movimentos horizontais causados pela

    direo e velocidade dos ventos.

    A velocidade e direo dos ventos determinam a concentrao dos poluentes em torno das

    fontes, seu alcance e trajetria.

    O movimento do ar originando os ventos surge em funo da existncia de regies com

    diferentes presses. Zonas com presses altas ou baixas possuem sistemas de ventilao

    diferenciados (GRAEDEL e CRUTZEL, 1997).

    Geralmente o movimento do ar nas camadas inferiores da atmosfera ocorre das regies de

    alta presso para as regies de baixa presso. Esta convergncia causa a movimentao

    das camadas de ar resultando num aumento da taxa de ventilao.

    Quando a taxa de ventilao torna-se muito baixa, em funo da diminuio do gradiente de

    presso, ocorre a estagnao do ar, o que contribui para o aumento da concentrao de

    poluentes na atmosfera (GRAEDEL e CRUTZEL, 1997).

    O mais importante processo de mistura na atmosfera que causa a disperso dos poluentes

    a turbulncia. Este processo originado pela alta movimentao irregular dos ventos, que

    23

  • contribui grandemente para a mistura de parcelas de ar poludo e no poludo favorecendo

    assim a diluio dos poluentes (STERN et al. 1984; HONKIS, 1977).

    Todos estes fatores meteorolgicos so importantes quando se deseja realizar estudos de

    disperso de poluentes.Para tanto, a estimativa da concentrao de poluentes pode ser

    obtida a partir da utilizao de equaes empricas formadoras dos modelos matemticos de

    disperso. Estes modelos so as principais ferramentas utilizadas atualmente para se

    estimar o comportamento de uma pluma de disperso.

    O modelo mais utilizado o que considera a disperso da pluma de uma fonte com emisso

    contnua uma distribuio normal ou Gaussiana (MEDEIROS, 2003).

    Este modelo emprega um sistema tridimensional de eixos coordenados para descrever a

    distribuio da pluma. Deste modo, o eixo x relaciona-se com a direo do vento ou percurso

    da pluma, o eixo y indica a sua distribuio perpendicular ao eixo x, e o eixo z corresponde

    vertical com referncia ao nvel do solo conforme mostra a figura 2.2 abaixo.

    24

  • Figura 2.2: Modelo de Pluma

    O modelo

    taxa de e

    os poluen

    remoo

    Segundo

    poluio

    (1936), se

    Fonte: MEDEIROS (2003). Gaussiano assume que a concentrao de poluentes na pluma proporcional

    misso e inversamente proporcional velocidade do vento. Considera tambm que

    tes atmosfricos no sofrem transformaes qumicas ou outros processos de

    ao longo do seu percurso.

    BRETSCHNEIDER e KURFRST (1987), a determinao da concentrao da

    atmosfrica est baseada nos trabalhos de Sutton (1932), e Bosanquet e Peason

    ndo posteriormente modificados por outros autores.

    25

  • Atualmente a equao mais aceita e amplamente utilizada a desenvolvida por Pasquill

    (1971), que considera a distribuio dos poluentes de uma fonte contnua ao longo do eixo

    horizontal com comportamento normal, onde a concentrao pode ser obtida por:

    (2.1)

    2.8 Transformaes Qumicas dos Poluentes na Atmosfera

    Os poluentes lanados na atmosfera passam por constantes processos de modificaes,

    sejam eles fsicos, pela dinmica de fenmenos atmosfricos, como descritos anteriormente,

    ou qumicos, pela ocorrncia de inmeras reaes.

    As principais transformaes qumicas que ocorrem na atmosfera so os processos gerais

    de oxidao (BAIR, 2002; HONKIS, 1977).

    26

  • PARTER (1978) classifica as transformaes qumicas em fotoqumicas e trmicas. As

    reaes fotoqumicas resultam da interao de ftons de energia com espcies capazes de

    absorv-los (espcies fotoaceptores), como os aldedos, dixido de nitrognio, cido

    sulfrico e o oznio, originando produtos muito reativos (radicais livres) que tomaro parte

    nas reaes qumicas subsequentes. Estas reaes qumicas subsequentes so as reaes

    trmicas.

    O processo de formao de radicais livres, a fotodissociao, depende diretamente da

    capacidade de absoro da energia solar com comprimentos de onda entre 290 nm a 700

    nm por parte das molculas participantes para a formao de radicais livres tais como:

    oxignio atmico, hidrognio atmico, hidroxila e do radical perohidroxi (PARTER, 1978).

    Na troposfera, as transformaes qumicas envolvem a oxidao de hidrocarbonetos, de

    monxido de nitrognio e dixido de enxofre com a produo de produtos oxigenados como

    os aldedos, dixido de nitrognio e o cido sulfrico. Estas espcies oxigenadas tornam-se

    assim os poluentes secundrios formados a partir das emisses primrias de fontes naturais

    ou antropognicas (STERN et al., 1984).

    As transformaes qumicas tambm podem ser classificadas como homogneas, se

    ocorrem em uma nica fase como no meio gasoso, ou heterognea se envolverem reaes

    de fases gs-lquido e gs-slido (BRETSCHNEIDER e KURFRST, 1987).

    Assim, as transformaes qumicas podem ocorrer na fase gasosa, formando produtos

    secundrios como o NO2 e o O3, na fase lquida como a oxidao do SO2 em gotas lquidas

    ou filmes aquosos e como converses gs-particula na qual o produto oxidado condensa

    para forma um aerossol.

    Entre as substncias que absorvem radiao ultravioleta esto os dixidos de enxofre e

    nitrognio e os aldedos. A radiao ultravioleta excita as molculas destes compostos que

    reagem com o oxignio atmosfrico produzindo o oxignio atmico, extremamente reativo.

    27

  • O dixido de enxofre absorve radiao nos comprimentos de onda de 290 nm a 400 nm, de

    maneira que a oxidao a trixido na atmosfera mais rpida sob a influncia solar.A reao

    pode ser descrita pela equao qumica abaixo (STERN et al., 1984):

    (2.2) SO2 + O2 SO3 + O*

    Os aldedos reagem de maneira anloga:

    (2.3) HCHO + O2 HCOOH + O*

    Nas reaes do dixido de nitrognio a absoro da radiao ultravioleta conduz

    destruio da ligao dos tomos de oxignio atmico e a formao de oxignio atmico e

    monxido de nitrognio. Reaes subseqentes levam a formao do oxignio molecular,

    oznio e a regenerao do dixido de nitrognio, como representado nas equaes abaixo

    (STERN et al., 1984):

    NO2

    NO2 + O *

    O * + O2

    NO + O3

    O dixido de

    vrias vezes hv

    NO + O *

    NO* + O2

    O3

    NO2 + O2

    (2.4)

    (2.5)

    (2.6)

    (2.7)

    nitrognio regenerado entra novamente no processo que pode ser repetido

    antes de se transformar em cido ntrico ou reagir com substncias orgnicas

    28

  • para formar nitrocompostos. Uma baixa concentrao de dixido de nitrognio na atmosfera

    leva a um aumento considervel de oxignio atmico e de oznio o que contribui para a

    formao do smog fotoqumico.

    O termo smog a combinao das palavras smoke e fog e usado para caracterizar um

    estado atmosfrico com diminuio da visibilidade em funo do alto nvel de emisso de

    poluentes, tais como: NO2, O3, SO2, H2SO4, PAN, e aldedos (BRETSCHNEIDER e

    KURFRST, 1987).

    Existem dois tipos bsicos de smog: o smog por reduo, tpico de grandes reas industriais

    como Londres e o smog fotoqumico, tpico de reas como Los Angeles.

    O smog de reduo o estado atmosfrico que ocorre em grandes reas industriais e,

    uma mistura de fumaa, fuligem e dixido de enxofre. As condies meteorolgicas timas

    para sua ocorrncia so: temperatura perto de 0C, alta umidade acompanhada de um

    estado de inverso atmosfrica e alcana seu nvel mximo pela manh.

    O smog fotoqumico alcana seu nvel mximo ao meio dia, a temperatura entre 24C e 32C

    e condies de baixa umidade.

    As reaes de hidrocarbonetos com o oznio so tambm importantes na formao do smog

    fotoqumico. Hidrocarbonetos insaturados com 5 e 6 carbonos ( 1- penteno, 1- hexeno) so

    os mais importantes na formao do smog e causam grande prejuzo para a vegetao.

    Os aldedos e cetonas tambm sofrem reaes fotoqumicas com a gerao de muitos

    radicais livres que reagem rapidamente com o oxignio atmosfrico para produzir perxidos

    e cidos orgnicos.

    As olefinas com um grande nmero de ligaes duplas tambm reagem fotoquimicamente

    formando radicais livres. Algumas substncias inorgnicas contribuem para a formao

    destes radicais livres. Com o oxignio do ar alguns radicais podem formar peroxicompostos

    produzindo novos perxidos e mais radicais livres capazes de polimerizar as olefinas ou

    serem uma nova fonte de oznio (PAINTER, 1974).

    29

  • Todas estas reaes atmosfricas so fortemente influenciadas pela quantidade de

    partculas slidas suspensas e por suas propriedades. Na superfcie destas partculas que

    ocorrem as reaes qumicas, agindo assim como catalisadores. Influenciam tambm na

    absoro da luz pela adsorso de gases afetando a intensidade das reaes fotoqumicas.

    Do ponto de vista da proteo atmosfrica, algumas destas reaes so favorveis por

    produzirem poluentes menos nocivos e prejudiciais ao bem estar humano e a biosfera.

    Entretanto, o produto de algumas destas reaes, os poluentes secundrios, so mais

    txicos do que os reagentes como, por exemplo, os peroxacetil nitrato (PAN).

    Em resumo, a atmosfera como sistema ambientalmente integrado possui um dinamismo

    implacvel s aes intensificadoras das atividades humanas com manifestaes muitas

    vezes catastrficas e, outras ainda, at ento desconhecidas.

    Estas manifestaes, em qualquer das escalas mencionadas no texto, requerem um cuidado

    ou tratamento das aes de liberao de poluentes para que seus efeitos sejam

    minimizados.

    O homem, dependente que dos recursos fsseis naturais, buscou o desenvolvimento de

    instrumentos de controle e gesto do ambiente atmosfrico como meio de minimizar os

    rejeitos inerentes s suas atividades.

    Inserido neste contexto, o captulo seguinte aborda a poluio atmosfrica sob o ponto de

    vista da gesto ambiental, apresentando os principais instrumentos atualmente empregados.

    30

  • Capitulo 3: Gesto da Poluio do Ar

    3.1 Consideraes Gerais

    O objetivo do controle da poluio do ar preservar a sade e o bem-estar do homem, no

    presente e no futuro. Alm da proteo das plantas e dos animais, a preveno das

    propriedades fsicas do meio natural e das interferncias ao seu uso normal e satisfatrio

    assegurando assim um desenvolvimento econmico contnuo e a manuteno do meio

    ambiente (STEWART, 1979; BOUBEL et al.,1984).

    O controle da poluio atmosfrica consiste principalmente na reduo das emisses de

    poluentes primrios para a atmosfera por serem estes causadores originais de efeitos

    adversos e os precursores dos poluentes secundrios formados a partir de reaes

    qumicas, como discutido no captulo anterior.

    A abordagem do problema do controle da poluio atmosfrica considera dois aspectos

    fundamentais: o estratgico e o ttico (STERN et al, 1984).

    O primeiro consiste no desenvolvimento de estratgias de longo prazo para a evoluo

    dos nveis de poluio em todas as escalas em que o problema da poluio surgir, desde

    a escala local at a escala global.

    O objetivo pode ser o estabelecimento de metas de melhorias da qualidade do ar de uma

    regio num perodo de 5, 10 ou 15 anos, e para tal planos devem ser traados para atingir

    tais metas.

    O outro aspecto na abordagem da reduo da poluio atmosfrica o controle em curto

    prazo de episdios de poluio que geralmente ocorrem na escala urbana.

    classificado como ttico porque enfatiza um episdio de poluio.

    Nesse caso, um cenrio ttico deve ser montado para prevenir que o episdio se torne

    um desastre: temporariamente se controlam as emisses; planos devem ser rapidamente

    implantados e mantidos durante o perodo do episdio. Aps a garantia de que o episdio

    foi encerrado, estratgias de longo prazo devem ser estabelecidas (CAVALCANTI, 2003).

    Dentre os vrios tipos de estratgias existentes para o controle da poluio do ar uma das

    mais empregadas o gerenciamento da qualidade do ar baseada em padres de

    qualidade do ar.

    Uma outra estratgia tambm bastante difundida o padro de emisso. Nesta

    estratgia um padro de emisso o desenvolvido e promulgado ou um limite de emisso

    31

  • determinado caso a caso, representando a melhor prtica para o controle de emisses

    de fontes.

    Existem ainda algumas estratgias de controle que adotam incentivos fiscais como taxas

    e cotas usualmente empregadas em conjunto com as estratgias de gerenciamento da

    qualidade do ar.

    Alm destas duas estratgias amplamente difundidas, este captulo abordar os principais

    instrumentos, tais como: monitoramento da qualidade do ar, monitoramento de fontes,

    controle tecnolgico de fontes e o licenciamento ambiental, utilizados atualmente no

    controle e gerenciamento da poluio do ar causada por fontes estacionrias.

    3.2 Padres de Qualidade do Ar Padro de qualidade do ar um nvel de referncia1 estabelecido legalmente atravs de

    um limite mximo para a concentrao de um componente atmosfrico que assegure a

    sade e o bem estar das pessoas.

    So baseados em estudos cientficos que averiguam os efeitos produzidos pelos

    poluentes e so fixados em nveis tais que possam propiciar uma margem de segurana

    adequada (WILKINSON et al.,1987;CETESB,2001).

    O Clean Air Amendments de 1977 define dois tipos de padres de qualidade do ar (EPA,

    1997a).

    Padres primrios: definem concentraes de poluentes que protegem

    exclusivamente a sade da populao.

    Padres secundrios: definem as concentraes de poluentes que protegem o

    bem estar da populao, a fauna a flora e o meio ambiente em geral.

    Define ainda um nvel de qualidade do ar (conhecido por preveno de deteriorao)

    que no pode ser excedido numa rea geogrfica especfica. Embora seja chamado de

    incremento sobre a linha de base da qualidade do ar, na realidade um padro tercirio.

    1 Nvel de Referncia o parmetro utilizado para diferenciar o ar poludo daquele no poludo, sendo o nvel de poluio medido pela quantificao das substncias poluentes presentes neste ar.Os nveis de referncia fornecem suporte para determinar as relaes entre as emisses dos poluentes (padro de emisso) e os efeitos sobre o meio ambiente (padro de qualidade) (CAVALCANTI, 2003).

    32

  • Exprime, portanto, a diferena entre o nvel atual da qualidade do ar e o padro primrio

    ou secundrio.

    Na implementao destes padres, a EPA2 exige que os estados da federao

    apresentem um plano, conhecido como Plano de Implementao Estadual, mostrando

    como o estado pretende alcanar os padres estabelecidos, num perodo determinado.

    No entanto se no tempo determinado existirem reas onde os padres no foram

    alcanados (reas no atendidas), o estado dever submeter EPA um novo plano de

    ao para estas reas.

    No Canad, os objetivos da qualidade do ar refletem trs intervalos de qualidade do ar

    ambiental para muitos poluentes, conforme mostra tabela 3.2.

    O intervalo tolervel demonstra um nvel de concentrao de poluentes que requer uma

    medida de controle imediata. O segundo intervalo aceitvel necessita de proteo

    contra efeitos adversos. E o terceiro desejvel define os objetivos em longo prazo para

    a qualidade do ar e serve de base para polticas futuras, como rea no poluda (STERN

    et al, 1984).

    Tabela 3.2: Padres da Qualidade do Ar no Canad

    Concentrao de Poluente (g/m3)

    Intervalo Desejado

    Intervalo Aceitvel

    Intervalo Tolervel

    Dixido de enxofre Mdia horria 0 - 450 4050 - 900 - Mdia diria 0 - 150 150 - 300 300 - 800 Mdia aritmtica anual 0 - 30 30 - 60 -

    Material Particulado Mdia diria - 0 - 120 120 - 400 Mdia geomtrica anual 0 - 60 60 - 70 -

    Oxidantes (Oznio) Mdia horria 0 - 100 100 - 160 160 - 300 Mdia diria 0 - 30 30 - 50 - Mdia aritmtica anual - 0 - 30 -

    Dixido de Nitrognio Mdia horria - 0 - 400 400 - 1000 Mdia diria - 0 - 200 - Mdia aritmtica anual 0 - 60 60 - 100 -

    Monxido de Carbono Mdia horria 0 - 15 15 - 35 - Mdia de 8 horas 0 - 6 6 - 15 15 - 20 Fonte: Adaptado do STERN (1984)

    2EPA: United States Environmental Protection Agency - Agncia de Proteo Ambiental Americana

    33

  • 3.2.1 Padres de Qualidade do Ar no Brasil No Brasil, a Resoluo CONAMA 05/89 considera a necessidade de adoo de padres

    nacionais de qualidade do ar como ao complementar e referencial aos limites mximos

    de emisso estabelecidos (CONAMA, 1989).

    Considera, portanto, os padres de qualidade do ar como instrumentos de apoio e

    operacionalizao do PRONAR3.

    A resoluo CONAMA 03/90 regulamentou, no Brasil, os padres de qualidade do ar para

    os seguintes parmetros: partculas totais em suspenso, fumaas, partculas inoculas,

    dixido de enxofre, monxido de carbono, oznio e dixido de nitrognio, cujos limites

    esto resumidos na tabela 3.3(CONAMA, 1990).

    Tabela 3.3: Padres Nacionais de Qualidade do Ar

    Poluente Tempo de Amostragem

    Padro Primrio (g/m3)

    Padro Secundrio

    (g/m3) 24 horas (1) 240 150 Partculas totais em

    suspenso Anual - MGA 80 60 24 horas (1) 365 100 Dixido de enxofre Anual - MAA 80 40

    1 hora (1) 40.000 40.000 Monxido de carbono 8 horas corridas (l) 10.000 10.000

    Oznio 1 hora 160 160 24 horas (1) 150 100 Fumaa

    Anual - MAA (3) 60 40 24 horas (1) 150 150 Partculas inalveis

    Anual - MAA (3) 50 50 1 hora (1) 320 190 Dixido de nitrognio

    Anual - MAA (3) 100 100 Fonte: CETESB (2002) (1) No deve ser excedido mais que uma vez ao ano (2) Mdia geomtrica anual (3) Mdia aritmtica anual

    Os padres brasileiros seguem a mesma classificao dos padres americanos, podendo

    ser de dois tipos: primrios e secundrios (OLIVEIRA, 1997):

    3 PRONAR: Programa Nacional de Controle de Qualidade do Ar institudo pela Resoluo CONAMA 05/89

    34

  • Padres Primrios de Qualidade do Ar so as concentraes de poluentes que,

    ultrapassadas, podero afetar a sade da populao (CONAMA, 1990a);

    Padres Secundrios de Qualidade do Ar so as concentraes de poluentes

    abaixo dos quais se prev o mnimo efeito adverso sobre o bem estar da

    populao, assim como o mnimo dano fauna, a flora, aos materiais e ao meio

    ambiente em geral (CONAMA, 1990a).

    Os padres primrios so nveis mximos tolerveis de concentrao de poluentes

    atmosfricos, constituindo em metas de curto e mdio prazo.

    Os padres secundrios so nveis desejados de concentraes de poluentes

    constituindo-se em metas de curto prazo.

    A Resoluo CONAMA 05/89 prev ainda que para a implementao de uma poltica de

    no deteriorao significativa da qualidade do ar em todo o territrio nacional necessrio

    o enquadramento de suas reas em trs classes distintas, conforme a uso pretendido,

    quais sejam:

    Classe I: reas de preservao, lazer e turismo, tais como Parques Nacionais e

    Estaduais, Reservas e Estaes Ecolgicas, Estncias Hidrominerais e

    Hidrotermais.

    Nestas reas dever ser mantida a qualidade do ar em nvel o mais prximo

    possvel do verificado sem a interveno antropognica.

    Classe II: reas onde o nvel de deteriorao da qualidade do ar seja limitado pelo

    padro secundrio de qualidade.

    Classe III: reas de desenvolvimento onde o nvel de deteriorao da qualidade do

    ar seja limitado pelo padro primrio de qualidade.

    Assim, a adoo diferenciada dos padres est vinculada definio das reas de Classe

    I, II e III pelo Estado.

    35

  • Enquanto no for estabelecida a definio das reas, os padres primrios sero

    adotados, conforme a Resoluo 03/90.

    A resoluo 03/90 considera tambm a definio de nveis de qualidade do ar caso

    ocorram episdios crticos ou agudos de poluio do ar.

    Define, portanto, os nveis de ateno, alerta e emergncia, conforme apresentado na

    tabela 3.4.

    Tabela 3.4: Critrios para Caracterizao de Episdios Agudos de Poluio do Ar

    Concentraes Limite

    Parmetros PerodoAteno Alerta Emergncia

    Dixido de enxofre (g/m3) 24 horas 800 1600 2100

    Partculas totais em suspenso (g/m3) 24 horas 375 625 875

    SO2 X PTS (g/m3) 24

    horas 65000 261000 393.000

    Monxido de carbono (ppm) 8 horas 15 30 40

    Oznio (g/m3) 1 hora 400 800 1000

    Partculas inalveis (g/m3) 24 horas 250 420 500

    Fumaa (g/m3) 24 horas 250 420 500

    Dixido de nitrognio (g/m3) 1 hora 1130 2260 3000

    Fonte: CETESB (2002)

    3.2.2 Critrios de Qualidade do Ar O objetivo do controle da poluio atmosfrico prevenir os humanos, os animais, os

    vegetais, os materiais de efeitos adversos.

    Estes efeitos adversos apresentam tempo de resposta caracterstico: curto perodo

    (segundos ou minutos), perodo intermedirio (horas ou dias) e de longo perodo (meses

    ou anos).

    Para no haver manifestaes de efeitos prejudiciais a concentrao de poluentes no ar

    deve estar abaixo do nvel de concentrao no qual estas respostas ocorrem.

    36

  • Os critrios de qualidade do ar so relaes de causa-efeito, obtidos experimentalmente

    das observaes da exposio a vrios nveis de um poluente especfico, utilizados para

    a definio dos padres de qualidade do ar (STERN et al, 1984).

    Os critrios de qualidade do ar podem referir-se a diferentes efeitos para um nico

    poluente, como mostra a tabela 3.1 a seguir.

    Tabela 3.1: Critrios de Qualidade do Ar para o Monxido de Carbono

    Percentagem de carboxihemoglobina no sangue (CoHb)

    Sintomas humanos associados com o nvel de CoHb

    80 Morte

    60 Perda de conscincia; morte se houver exposio contnua.

    40 Colapso das funes motoras; confuso mental.

    30 Dores de cabea, fadiga, distrbio decisrios.

    20 Prejuzo no sistema cardiovascular, anormalidades e teto cardiogrficos.

    5 Declnio (linear com o aumento do nvel de CoHb) no nvel mximo de oxignio necessrio para um indivduo adulto sob esforo fsico, prejuzo na percepo visual e habilidades manuais

    4 Diminuio na habilidade de detectar mudanas num ambiente, diminuio da performance fsica em indivduos saudveis e em indivduos com doenas pulmonares crnicas.

    2,5 Agravamento de doenas cardiovasculares

    Fonte: STERN (1984)

    Estes critrios estipulam as condies de exposio e devem ser determinados em

    observaes de grupos ou populaes sensveis a um nico poluente ou ao efeito

    conjunto de vrios poluentes.

    Eles descrevem os efeitos que devem ser esperados se o nvel de determinado poluente

    no ar alcana ou excede uma concentrao especfica num perodo de tempo.

    O estabelecimento destes critrios um processo dinmico e, portanto, passvel de

    ocorrer mudanas na medida em que novas informaes tornam-se disponveis.

    37

  • No desenvolvimento das relaes causa-efeito inferidos da poluio do ar deve-se tomar

    o cuidado para no se atribuir poluio atmosfrica os efeitos cujas origens devem-se a

    outros fatores externos (STERN et al, 1984; STEWART, 1979).

    Assim, a degradao de um material devido poluio deve ser distinguida da

    degradao devido ao da radiao ultravioleta, umidade, geada, bactria e fungo.

    Da mesma forma, a poluio da visibilidade na atmosfera nem sempre deve ser atribuda

    poluio do ar.

    A interferncia destes fatores externos minimizada com a realizao de experimentos

    laboratoriais que conduzem ao estabelecimento de relaes diretas de causa-efeito entre

    a concentrao de poluentes e o efeito produzido.

    Os critrios de qualidade do ar para os humanos no so estabelecidos a partir de

    experimentos, as relaes de causa-efeito esto baseadas na extrapolao da

    experimentao animal, na observao clnica de casos de pessoas expostas a poluentes

    e, principalmente, nos dados epidemiolgicos de morbidade e mortalidade por poluio

    atmosfrica.

    No existem doenas humanas causadas exclusivamente por poluio atmosfrica

    (STEWART, 1979). Entretanto a poluio atmosfrica pode exacerbar o estado de

    doenas pr-existentes.

    3.2.2.1 Critrios para Efeitos Fsicos:

    Os critrios originrios de efeitos fsicos esto essencialmente baseados em

    consideraes estticas que avaliam, por exemplo, o grau de tolerncia de uma

    comunidade diante de um evento como diminuio da visibilidade da atmosfera. Portanto,

    com um peso subjetivo muito forte.

    A poluio afeta as propriedades da atmosfera, sendo a principal destes efeitos as

    mudanas na habilidade de transmisso de energia solar.

    As regies mais importantes no processo de transmisso da energia solar so: a regio

    ultravioleta, com seus efeitos sobre os processos biolgicos e sobre as reaes

    fotoqumicas; e a regio visvel, que afeta a visibilidade e a crescente necessidade de

    iluminao artificial.

    As mudanas no espectro ultravioleta tm levado as pessoas a mudarem seus hbitos

    alimentares com a introduo na dieta de suplementos para compensar a perda na

    38

  • produo natural de vitamina D. A energia da regio ultravioleta que no foi absorvida

    e/ou dissipada pela poluio deveria ter sido usado para a produo da vitamina.

    Os mesmos poluentes que absorvem e dissipam a energia ultravioleta podem absorver e

    dissipar a luz visvel com a conseqente diminuio da visibilidade na atmosfera.

    Os dois processos acima descritos possuem custos associados sejam na aquisio de

    suplementos vitamnicos ou no aumento da necessidade de iluminao artificial.

    Entretanto os custos envolvidos no estabelecimento dos padres de qualidade do ar so

    aqueles cujas consideraes estticas prevaleam.

    O nvel de um determinado poluente escolhido para ser um padro de qualidade do ar

    deve ser obviamente menor do que o nvel deste poluente num estado de visibilidade

    aceitvel, por exemplo. Entretanto, se este nvel escolhido for menor do que o nvel

    necessrio para se prevenir efeitos negativos sobre a sade depender dos padres

    estticos da jurisdio.

    3.2.2.2 Critrios para Efeitos Biolgicos

    O processo de desenvolvimento das relaes causa-efeito entre os nveis de poluio e

    os efeitos causados por estes nveis deve ser crtico para se estabelecer a existncia e o

    nvel de extenso destas relaes.

    Estas relaes tornam-se s vezes obscuras e difceis de serem reconhecidas na

    interpretao de dados de morbidade e mortalidade sobre pessoas, plantas e animais

    expostos a uma multiplicidade de efeitos adversos, incluindo a poluio atmosfrica, em

    decorrncia de medidas inadequadas.

    A experimentao usada para a determinao das relaes causa-efeito est inscrita em

    uma srie de argumentaes sobre a extrapolao dos dados obtidos para a espcie

    humana e sobre a compatibilidade das condies experimentais com a atmosfera real

    onde os processos vitais ocorrem.

    Outra questo relevante a existncia, dentro de uma mesma espcie, de graus variados

    de resistncia e susceptibilidade a determinados poluentes atmosfricos que acabam por

    dificultar a fixao de limites.

    No caso da espcie humana, os nveis de poluio limitantes devem estar condicionados

    a sade e bem estar das crianas, idosos e doentes que so os grupos reconhecidamente

    mais sensveis aos efeitos da poluio atmosfrica.

    39

  • Entre a populao adulta deve-se reconhecer a existncia de limitaes fisiolgicas,

    resistncias e suscetibilidades diferenciadas. Assim, um nvel de poluio pode interferir

    na demanda de oxignio utilizado por atleta impedindo-o de quebrar um record e no ter

    feito algum na diminuio da performance de um trabalhador sedentrio.

    STEWART (1979) assinala que os critrios relativos aos efeitos sobre a sade humana

    possuem uma variao ambgua, motivo de desacordos entre especialistas sobre sua

    validade e interpretao. Assim, os critrios adotados podem levar padres de qualidade

    do ar distintos. Ressalta, portanto a necessidade de realizao de pesquisas contnuas

    esta rea a fim de se obterem resultados confiveis e a ao criteriosa na adoo de um

    limite.

    3.2.3 Procedimentos Alternativos para o Estabelecimento dos Padres de Qualidade do Ar

    Os padres de qualidade do ar, segundo STERN (1984), podem ser estabelecidos a partir

    dos critrios de qualidade do ar, com base cientfica, e por alguns fatores e ou

    abordagens subjetivas.

    A primeira abordagem usa os dados de qualidade do ar de uma comunidade, uma regio,

    estado ou pas como referncia no estabelecimento de seu prprio padro.

    Nessa abordagem, a comunidade A diz: Ns estaremos satisfeitos se a qualidade do ar

    de nossa regio for to boa quanto a existente na comunidade B . O conhecimento da

    qualidade do ar na comunidade B fornece ento, os padres para a comunidade A .

    A segunda abordagem toma como referncia o estado da qualidade do ar num perodo de

    tempo passado onde os efeitos adversos da poluio eram inexistentes ou tolerveis pela

    comunidade. Assim, a comunidade diz: Estaremos satisfeitos se a qualidade do ar aqui

    for igual a que havia em 1940. Se houver dados sobre a qualidade do ar para tal perodo

    o que usualmente no ocorre o padro estar determinado.

    Uma terceira abordagem usa como padro a qualidade do ar de uma comunidade num

    dia de boas condies meteorolgicas: boa ventilao. Desta forma a comunidade diria:

    Estaremos satisfeitos se a nossa qualidade do ar for to boa quanto a de um

    determinado dia. Com o conhecimento da qualidade do ar daquele dia, determinam-se

    os padres de qualidade.

    40

  • 3.3 Padres de Emisso

    Padro de emisso um limite da qualidade ou concentrao de um poluente,

    estabelecido legalmente, emitido por uma fonte (BOUBEL et al, 1984). Qualificam,

    portanto, o nvel mximo de emisso de um determinado poluente na fonte. Podem ser

    classificados como subjetivos ou objetivos.

    Os padres de emisso podem ser determinados a partir dos padres de qualidade do ar

    e de consideraes sobre o processo, o equipamento e o combustvel. Algumas vezes

    refletem tambm consideraes econmicas, sociais e polticas em adio s

    tecnolgicas.

    Em alguns casos, o controle, tecnolgico de um poluente possvel de se realizar, porm

    por razes sociais, polticas e/ou econmicos, este no efetuado. Em contra-partida, as

    consideraes sociais, econmicas e polticas, na forma de presso, para a regulao

    mais restritiva de algumas emisses no ganham definio por haver inadequao

    tecnolgica.

    3.3.1 Padres Subjetivos

    Esto baseados na aparncia visual e no odor da emisso.

    Um exemplo tpico a medio da pluma atravs da colorao da fumaa por meio de

    comparao com a Escala de Ringelmam.

    Esta escala foi um dos primeiros instrumentos de auxlio para medir as emisses da

    poluio atmosfrica.

    Foi desenvolvido em 1897 pelo engenheiro francs Maximillian Ringelmam (PAINTER,

    1974).

    Inicialmente foi utilizada para se avaliar a eficcia dos processos de combusto, tornando-

    se mais tarde um instrumento legal para determinar se a fumaa das emisses estavam

    dentro dos limites estabelecidos pelos padres de emisso.

    A escala apresenta uma graduao crescente do cinza claro ao preto, com cinco

    tonalidades. A cada cor est associado um nmero que expressa a porcentagem da

    densidade da pluma.

    Antes da utilizao da Escala de Ringelmam como instrumento de regulao a proibio

    da emisso de fumaa preta era o parmetro mais utilizado no controle da poluio

    (PARTER, 1978).

    41

  • Atualmente a Escala de Ringelmam est em desuso por ter um carter subjetivo muito

    acentuado em sua avaliao. Entretanto, mtodos mais objetivos como o da fotoclula,

    baseado na diminuio da intensidade do feixe de luz ao atravessar a pluma, tem sido

    desenvolvido e empregado (PARTER, 1978).

    As avaliaes feitas a partir do odor da pluma apresentam-se com carter subjetivo ainda

    mais aguado.

    A dificuldade na avaliao decorre do fato do fenmeno de saturao do olfato aps um

    perodo de exposio do indivduo que perde a habilidade de perceber a continua

    presena de baixas concentraes do odor. Em geral este problema solucionado

    expondo o indivduo avaliador em ambiente livre de odor caracterstico por tempo

    suficiente para promover a instaurao do seu sistema perceptivo.

    3.3.2 Padres Objetivos Derivam de medies diretas das emisses.

    Existem duas categorias principais para estes padres: aquelas cujo limite de emisso de

    um poluente especfico independe do processo ou equipamento do qual emitido, e

    aquela cujo limite de emisso de um poluente especfico depende do processo e do tipo

    de equipamento do qual emitido.

    Os limites objetivos podem ser expressos em termos absolutos, como: massa do poluente

    por unidade de tempo, ou em termos relativos, como: massa do poluente por massa de

    combustvel queimado, ou massa de material processado ou massa de produto gerado

    (produo), ou ainda por massa de calor liberado no processo.

    No caso de poluentes gasosos, os limites devem ser fixados em termos volumtricos e

    no gravimtricos, acompanhados das respectivas temperaturas e volumes do processo.

    Algumas vezes os limites so fixados por massa de poluente por unidade de volume do

    poluente gasoso. Porm o volume de efluente gasoso varia com a temperatura, presso

    e com a diluio do ar. Assim neste tipo de expresso importante especificar a

    temperatura, a presso e a porcentagem de ar diluente.No caso de gases efluentes do

    processo de combusto, a diluio usualmente expressa em porcentagem de excesso

    de carbono no gs efluente.

    42

  • 3.3.3 Abordagens Empregadas no Desenvolvimento dos Limites de Emisso

    3.3.3.1 Derivao de Consideraes sobre o Processo e Equipamento

    Neste tipo de abordagem a fixao dos limites de emisso origina-se da resposta

    seguinte questo (BOUBEL et al, 1984; STERN et al, 1984):

    Quais so as emisses oriundas de plantas industriais bem construdas e bem

    operadas?.

    A resposta desvenda a performance tima que ser utilizada como referncia para todas

    as plantas de mesma tipologia.

    O critrio mais comumente utilizado para o desenvolvimento dos limites de emisso

    aplicao do princpio: best practicable means for control (a maneira mais vivel para o

    controle).

    A palavra vivel no se limita somente ao aspecto tecnolgico, se estendendo tambm

    ao aspecto econmico, sociolgico e poltico.

    Sob este princpio o grau de limitao das emisses que alcanado com o emprego do

    melhor projeto e operao fixa os limites de emisses para todas instalaes da

    categoria.

    Numa abordagem anloga, o primeiro passo determinar para uma tipologia com

    classificao gradual de sua performance em boa ou ruim, a carga de gases poluentes

    que liberada sem passar por qualquer equipamento de controle.

    O prximo passo ser a verificao das emisses caso sejam utilizadas equipamentos de

    controle adequados.

    O resultado depender da eficincia assumida para o conjunto de equipamentos de

    controle adequados.

    Sabe-se, portanto que o antigo adgio: pode-se ter tanto controle quanto se desejar

    pagar por ele (STERN et al, 1984), torna-se o parmetro para se assumir a eficincia do

    controle em alta ou baixa.

    Uma boa maneira de se contornar a situao assumir que o melhor controle disponvel

    aplicado planta seja o de maior eficincia, mesmo sabendo que se trata de uma

    hiptese.

    Uma vez que o processo de desenvolvimento tecnolgico dinmico, o que

    considerado a maneira mais vivel hoje poder se tornar obsoleta num futuro prximo.

    43

  • Isto gera uma busca incessante para se alcanar o alvo mvel da melhor tecnologia, que

    deve ser balizada com procedimentos administrativos capazes que oferecerem uma

    margem de conformidade s instalaes.

    Uma variante do princpio a maneira mais vivel para o controle assinalada no Clean Air

    Act de 1977 a aplicao da melhor tecnologia de controle disponvel (BACT4) para

    poluentes especficos empregados em fontes atendidas pelo National Ambient Air Quality

    Standard (NAAQS)(WILKINSON,1987;EPA, 2002).

    Entretanto, pode ser empregado para poluentes no previstos pelos NAAQS, mas que

    sejam contemplados pelo Padro de Funcionamento de Novas Fontes (New Source

    Performance Standard NSPS), como o caso das emisses de enxofre reduzido. Nestes

    casos, porm o emprego do BACT deve ser mais restrito quanto s emisses, e

    determinado caso a caso.

    Outra variante o uso da mais baixa taxa de emisso alcanvel (LAER5) para um

    poluente especfico aplicada a novas fontes a serem alocadas em reas atendidas, ou

    reas que no atendem ao NAAQS para aquele poluente.

    O LAER a mais baixa taxa de emisso alcanada em qualquer lugar sem considerar o

    custo ou uso de energia. Tem a tendncia de ser mais restrita do que a BACT ou NSPS,

    e tambm determinado caso a caso.

    importante notar que a aplicao do princpio: a maneira mais vivel para o controle

    das emisses fixa limites de emisso sem considerar a qualidade do ar presente, ou os

    padres de qualidade do ar para os poluentes envolvidos, o nmero e a locao das

    fontes afetadas pelos limites, alm das condies meteorolgicas e topogrficas da rea

    onde estas fontes esto instaladas.

    4 BACT equivale a Best Available Control Tecnology 5 LAER equivale a Lowest Achievable Emission Rate

    44

  • 3.3.3.2 - Derivao da Abordagem Rollback

    Esta abordagem assume que a emisso de determinado poluente e sua concentrao na

    atmosfera so linearmente dependentes, isto , uma reduo na porcentagem da emisso

    resultar em uma reduo similar na concentrao atmosfrica.

    No procedimento para se estabelecer os padres de emisso assumem-se trs pontos

    temporais, um tempo remoto de baixa poluio (e presumidamente aceitvel), um tempo

    presente, e um tempo futuro (STERN et al, 1984).

    Estima-se o nmero de fontes unitrias em cada um destes trs perodos, considerando

    ainda que as emisses por unidade de fonte sejam uniformes.

    Finalmente, a reduo na emisso por unidade de fonte necessria para se ter no futuro o

    mesmo nvel de poluio no passado calculada.

    Esta linearidade na correlao entre emisso e concentrao atmosfrica mais

    provavelmente vlida para gases no reativos como o monxido de carbono, cuja

    principal fonte so os veculos.

    O modelo pode ser representado por:

    g (P) - D (3.1)

    R=

    g (P) - B x 100

    Onde,

    R - porcentagem de reduo requerida;

    P - qualidade do ar atual;

    D - padro de qualidade do ar;

    B - concentrao background;

    g -

    fator de crescimento das emisses ( projetado para um ano futuro onde se espera que a emisso seja aplicada a todos os veculos)

    Este tipo de abordagem, ao contrrio da anterior, considera fatores como: qualidade do ar

    e padres de qualidade no estabelecimento dos limites de emisso; no considera,

    porm, fatores topogrficos e meteorolgicos, alm da alocao das fontes.

    45

  • 3.3.4 Meios ou Maneiras para Implementao dos Padres de Emisso

    De acordo com (EPA, 2002), a construo de uma nova fonte de emisso que ir lanar

    uma quantidade especfica de poluentes numa rea no atendida com respeito a esse

    poluente deve implicar na reduo equivalente em outra fonte da rea. A reduo ou

    compensao (offset) pode ser realizada ainda em uma planta de outro proprietrio,

    atravs da negociao dos crditos de abatimento, que podem ser comercializados desde

    que a agncia reguladora legitime as transaes.

    Porm a nova fonte de emisso dever observar os limites impostos tais como: NSPS,

    BACT e LAER quando e quais forem aplicveis.(STERN, 1984; WORLD BANK,1995).

    Quando uma nova fonte adicionada a uma rea com fontes pr-existentes a prtica

    usvel que ela atenda poltica de compensao (offset), e aos padres: NSPS, BACT

    e/ou LAER, independentemente das outras fontes no complexo (EPA, 2002).

    Porm existe um conceito mais recente chamado conceito bolha, adotado por alguns

    estados, com a aprovao da EPA, que permite a instalao de novas fontes que

    atendam ou no aos padres NSPS, BACT ou LAER, mas que produza um efeito final em

    termos de concentrao de poluentes abaixo dos limites determinados pelos padres de

    emisso conforme ilustra a figura 3.1.

    46

  • Figura 3. 1: O Conceito Bolha

    Fonte: STERN (1984)

    Este efeito final ou sinrgico tolervel pode ser atingido atravs da poltica de

    compensao entre as fontes do complexo com a comercializao dos crditos, atravs

    do fechamento de algumas unidades ou da melhoria da eficincia de controle.

    No caso de instalaes pr-existentes, os padres em geral so menos restritivos do que

    aqueles aplicados para novas instalaes. Em algumas cidades e estados americanos os

    padres seguem estas tendncias.

    3.3.5 Padres de Emisso no Brasil

    No Brasil, os limites mximos de emisso esto previstos a ttulo de definio e uso

    pretendido pela Resoluo CONAMA n 05/89.

    A mesma resoluo CONAMA n 05/89 institui os limites mximos de emisso como

    instrumentos de apoio e operacionalizao das aes de controle definidas pelo

    PRONAR.

    O texto tambm informa que os limites mximos de emisso sero diferenciados em

    funo da classificao de uso pretendido para as diversas reas e sero, mas rgidos

    para as fontes novas de poluio (CONAMA, 1989).

    Sendo consideradas fontes novas os empreendimentos que no atenham obtida a licena

    prvia do rgo ambiental licenciada at data de publicao da Resoluo.

    47

  • Posteriormente, a Resoluo CONAMA n 08/90 estabeleceu, em nvel nacional, os

    limites mximos de emisso de poluentes do ar (padres de emisso) para processos de

    combusto externa6 de novas fontes fixas de poluio com potencias nominais totais at

    70MW e superiores.

    Os padres estabelecidos pela Resoluo CONAMA n 08/90 podem ser vistas na tabela

    3.5 abaixo:

    Tabela 3.5: Padres de emisso para novas fontes de combusto externa, segundo a Resoluo CONAMA n 08/90

    Fonte com potncia menor que 70 MW Fonte com potncia maior que 70 MWrea Partculas

    Totais Dixido de

    Enxofre Fumaa Partculas

    Totais Dixido de

    Enxofre Fumaa

    Classe I Preservao

    Zero (a) Zero (a) Zero (a) Zero (a) Zero (a) Zero (a)

    Classe I Conservao (b)

    120 g/Mkcal 2000 g/Mkcal Ringelmann

    I Zero (a) Zero (a) Zero (a)

    350 g/Mkcal (leo)

    120 g/Mkcal (leo) Classe II e III

    1500 g/Mkcal (carvo)

    5000 g/Mkcal

    Ringelmann I 800

    g/Mkcal (carvo)

    2000 g/Mkcal

    Ringelmann I

    (a)(b) Fo

    Como po

    combust

    contemplo

    colorimtr

    Atribuiu a

    emisso

    combustv

    6 Toda queimpara geraoincineradores vedada a instalao de fonte de poluio consumo de leo limitado ao mximo de 3000t/ano

    nte: CAVALCANTI (2003) de ser observado, a Resoluo CONAMA n 08/90 limitou-se aos processos de

    o externa acreditando ser este o maior contingente dentre as fontes fixas e

    u somente tais poluentes: dixido de enxofre, partculas totais e densidade

    ica (fumaa).

    os rgos estaduais de meio ambiente o estabelecimento de limit