POLUI‡ƒO ATMOSF‰RICA Material particulado (aerossol

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  • POLUIO ATMOSFRICA

    Material particulado

    (aerossol atmosfrico)

  • OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL,

    SAIS, COMPOSTOS ORGNICOS,

    E AMNIA ATMOSFRICOS

    TRANSPORTE, DILUIO E

    REAES QUMICAS

    EMISSO

    DEPOSIO SECA DEPOSIO MIDA

    IMISSO

    O3 H2O2 HCOOH HCHO

    NO2/NO3- SO2/SO4

    2-

    HIDROCARBONETOS

    SO2 NO NO2 NH3 PARTCULAS

    H2SO4 HNO3 H2O2

    (NH4)2SO4 NH4NO3

    MATERIAL PARTICULADO,

    O3, H2O2, NOX/SO2

    (NH4)2SO4 NH4NO3

    Processos e compostos envolvidos na poluio do ar.

  • Material particulado

    (poeira)

    Aerossis atmosfricos so suspenses de partculas slidas e/ou lquidas

    (excluindo gotas de nuvem) no ar que tem velocidade terminal desprezvel.

    (Atmospheric Science An Introduction Survey, J.M. Wallace e P.V. Hobbs)

  • Regio central da cidade de So Paulo

    24 de junho de 2005

    http://www.uol.com.br

  • Definies:

    Aerossol uma suspenso na fase gasosa de partculas slidas ou lquidas.

    Aerossis atmosfricos o material constitudo de pequenas partculas slidas ou

    liquidas em suspenso no ar.

    Bioaerossol: aerossol de origem biolgica.

    (Exemplos: virus, bacteria, fungos, esporos ,e plens)

    O tamanho do aerossol, em geral, medido em unidades de micrometros (m):

    1 m = 106 m

    1 m = 104 angstrom ()

    partculas finas (1 m)

    Material particulado inalvel, MP10 (dimetro

  • Algumas caractersticas de partculas e aerossis na atmosfera e ambientes industriais

    (Finlayson Pitts & Pitts, 2000)

  • Qumica atmosfrica

    (incluindo poluio do ar)

    10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

    radiao atmosfrica

    (processos pticos)

    eletricidade atmosfrica

    ons grandes

    ons

    pequenos

    Nuvens e precipitao

    Ncleos

    Aitken

    Partculas

    grandes

    Partculas

    gigantes

    Dimetro da partcula ( m)

    Classificao e comparao por tamanho das partculas atmosfricas

  • vrus bactria

    Poeira cigarros

    Aerossol atmosfrico

    1 nm 1 m 0,1 mm 1

    Dimetro da partcula, m

  • Exemplos de imagens de partculas atmosfricas

  • Tamanho da partcula: dimetro aerodinmico

    Partculas atmosfricas so geralmente consideradas como tendo um raio ou dimetro,

    ou seja, idealizadas como partculas esfricas.

    Na realidade, muitas partculas atmosfricas tm formas irregulares, portanto raios e

    dimetros geomtricos podem no ser significativos.

    Na prtica, o tamanho das partculas de forma irregular expresso em termos de algum

    tipo de dimetro equivalente ou efetivo que dependem de propriedade fsicas, em vez de

    propriedade geomtrica.

    Dimetro aerodinmico o mais usado para dimetro equivalente ou efetivo.

    definido como o dimetro de uma esfera de densidade unitria (1 g/cm3) que tem a

    mesma velocidade terminal de queda no ar como a partcula em considerao.

    Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

  • Descrio matemtica de uma distribuio log-normal de

    partculas

    Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

    Desvio padro para uma distribuio

    normal, sendo que a rea riscada

    representa 68% do total da rea sob a

    curva.

  • Modas de tamanho das partculas atmosfricas

    as curvas observadasde distribuio de tamanho do aerossol atmosfrico

    indicam ser uma combinao de distribuies mltiplas diferentes modas

    mltiplas

    Moda dos ncleos de Aitken: 0.01-0.08 m

    Moda acumulao: 0.08-2 m

    Moda grossa : 2-10 m

  • Distribuio de nmero ( N / logD)

    versus dimetro (logD) para um

    modelo de aerossol urbano tpico.

    Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

  • Distribuio de nmero, rea e volume para um modelo de aerossol urbano tpico.

    A rea sob a curva resulta no nmero total de

    partculas na faixa de tamanho. nmero

    rea

    volume

    A rea sob a curva resulta na rea

    superficial total de partculas na faixa de

    tamanho.

    A rea sob a curva resulta no volume total

    de partculas na faixa de tamanho.

    Finlayson-Pitts & Pitts, 2000

    As distribuies de rea e volume

    so importantes para reaes de

    gases na superfcie ou mesmo

    reaes dentro da partcula.

  • cabelo humano

    ~70 m dimetro mdio

    < 2,5 m de dimetro

    < 10 m de dimetro

    Areia de gro fino

    ~90 m dimetro mdio EPA, Office of Research and Development

    Comparao dos dimetros de um fio de

    cabelo humano e areia com MP2,5 e MP10

  • MATERIAL PARTICULADO

    Partculas Finas Partculas Grossas

    Courtesy of

    U. Lohmann

  • Tools for Improving Air Quality Management, Formal Report 339/11

  • Tools for Improving Air Quality Management, Formal Report 339/11

  • Esquema da

    Distribuio de

    Tamanho do

    aerossol atmosfrico. (Finlayson-Pitts e Pitts,

    2000).

  • Esquema da

    Distribuio de

    Tamanho do

    aerossol atmosfrico. (Finlayson-Pitts e Pitts,

    2000).

    Partculas inalveis =

    Material particulado (fino + grosso)

    ou (MP2,5 + MP2,5-10)

    =

    MP10

  • Distribuio de tamanho mdia da

    massa das partculas coletadas

    pelo MOUDI durante experimento

    em So Paulo (ICB/USP), agosto

    a outubro de 2005.

    Valores calculados da mdia e

    desvio padro em a) e curva

    ajustada para a mdia com

    respectivas modas.

    DISSERTAO DE MESTRADO, 2007

    Marcio Gledson Lopes Oliveira

    Orientadora: Maria de Ftima Andrade

  • (1) As partculas grossas so geralmente produzidas por processos

    mecnicos como a moagem, o vento ou eroso

    (2) Partculas na faixa de acumulao tipicamente surgem do crescimento de

    partculas da moda dos ncleos de condensao de vapores de baixa

    volatilidade e de coagulao das partculas menores na faixa de ncleos.

    (3) Dois picos no modo de acumulao so resultado de diferentes processos

    atmosfricos agindo sobre as partculas menores: modo de condensao e

    modo de gotculas.

    (4) As partculas de modo Aitken surgem temperatura ambiente, da

    converso de gs de partculas (nucleao) e processos de combusto.

    Fontes de partculas de diferentes modas:

  • Processos de formao, crescimento e remoo de aerossol atmosfrico

    Nucleao

    Condensao / coagulao

    Limpeza / evaporao

    Sedimentao

    Desintegrao mecnica

  • Nucleao

    Condensao / coagulao

    Limpeza / evaporao

    Sedimentao

    Desintegrao mecnica

    Processos fsicos e qumicos do aerossol na atmosfera.

  • Principais fontes de material particulado

    Aerossol secundrio????

    Inorgnico (sais de nitrato e sulfato de amnio)

    Orgnico (emisses biognicas e antrpicas de

    COVs seguido de reaes fotoqumicas)

  • Fontes de gases e partculas

    Estratosfera

    Troposfera

    nitratos hidrocarbonetos

    Aviao sulfatos

    cinzas

    poeira

    Atividade Vulcnica

    partculas de sal marinho

    Oceanos

    partculas de solo

    poeira

    Agricultura

    hidrocarbonetos

    nitratos

    sulfatos

    soot

    poeira

    Atividades urbanas e industriais

    hidrocarbonetos

    poeira plens

    esporos

    Emisses naturais

    soot

    poeira

    Queima e corte de florestas

    Mineraes e pedreiras

  • Combusto

    Idealmente

    Combustvel + ar > CO2 + H2O + calor

    Realidade

    Combustvel + ar > CO2 + H2O + calor +

    NOx + SO2 + CO + Material Particulado +

    + combustvel no queimado (hidrocarbonetos)

    + COVs (compostos orgnicos volteis)

  • Padres Nacionais de Qualidade do Ar (Resoluo CONAMA no. 3 de 28/06/1990)

    Poluente

    Tempo de

    amostragem

    Padro primrio

    g/m3

    partculas 24 horas1 150

    inalveis MAA3 50

    fumaa 24 horas1 150

    MAA3 60

    SO2 24 horas1 365

    MAA3 80

    NO2 1 hora1 320

    MAA3 100

    CO 1 hora1 40000 (35 ppm)

    8 horas1 10000 (9ppm)

    O3 1 hora1 160

    MP10

    25 g m-3 mdia de 24h

    10 g m-3 mdia anual

    50 g m-3 mdia de 24h

    20 g m-3 mdia anual

    MP2,5

    Recomendaes

    Organizao Mundial da Sade

    OMS (WHO, 2005)

    No Brasil no h padro para MP2,5

  • Emisses relativas de poluentes por tipo de fonte na RMSP, 2008

    (CETESB, 2009)

  • Emisses relativas por fontes na RMSP (CETESB, 2012)

  • Ressuspenso de poeira de solo

    (industrial, agricultura,

    minerao, estradas de terra), de

    fontes biolgicas, construo /

    demolio, spray marinho

    Combusto (carvo, leo,

    gasolina, diesel, madeira);

    converso gs-partcula de NOx,

    SO2 e COVs, fundio, moinhos

    (farinhas)

    Diferenas entre material particulado:

    fino (MP2,5) grosso (MP2,5-