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TÓPI
CO
Licenciatura em ciências · USP/ Univesp
Introdução10.1 Tipos e fontes de poluentes atmosféricos
10.1.1 Classificação dos poluentes10.1.2 Principais poluentes atmosféricos
10.2 Ozônio na troposfera10.2.1 Química básica do ozônio
10.3 A camada de ozônio10.3.1 Buraco da camada de ozônio 10.3.2 Como se mede a concentração da camada de ozônio
10.4 Fatores que afetam a poluição10.4.1 Vento10.4.2 Estabilidade e inversões 10.4.3 Episódios de inversão térmica10.4.4 Causas das inversões térmicas10.4.5 Poluição atmosférica e ambientes urbanos
10.5 Deposição ácida
Rita Yuri Ynoue, Michelle S. Reboita, Tércio Ambrizzi, Gyrlene A. M. da Silva e Nathalie T. Boiaski
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Meteorologia AMBIENTE NA TERRA
licenciatura em Ciências · uSP/univesp
IntroduçãoNeste tópico, discutiremos sobre a poluição atmosférica. Iniciaremos com as definições
de poluentes atmosféricos e apresentaremos os principais compostos presentes numa atmos-
fera urbana poluída: material particulado, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e de
enxofre e ozônio. Neste momento, será oportuno distinguir o ozônio troposférico do ozônio
estratosférico e introduzir o conceito de camada de ozônio mostrando como ela está sendo
destruída. É importante destacar que os poluentes atmosféricos estão concentrados nas camadas
mais próximas da superfície da Terra, na baixa troposfera, enquanto que a camada de ozônio
encontra-se na estratosfera.
Assim, os principais fatores que afetam a poluição do ar nas camadas mais baixas da
troposfera também serão discutidos. As atividades urbanas têm se destacado como princi-
pais fontes de poluição atmosférica. As circulações atmosféricas nas cidades também acabam
sendo afetadas, como mostram os estudos de ilhas de calor. Por fim, discutiremos brevemente
a deposição ácida e seus efeitos.
10.1 Tipos e fontes de poluentes atmosféricosNo Brasil, o órgão responsável pela deliberação e consulta de toda a Política Nacional do
Meio Ambiente é o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que define
poluente atmosférico da seguinte forma:
Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de matéria ou energia com inten-
sidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis
estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar:
I. impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;
II. inconveniente ao bem-estar público;
III. danoso aos materiais, à fauna e flora;
IV. prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade.
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TÓPICO 10 Poluição Atmosférica
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10.1.1 Classificação dos poluentes
No tópico “Atmosfera Terrestre”, vimos a composição majoritária da atmosfera, em termos
de gases. Entretanto, a variedade de substâncias que podem ser encontradas na atmosfera é
muito grande, compreendendo, além dos gases, os aerossóis, que podem estar na fase líquida
ou sólida. Consequentemente, há várias formas de se classificar os poluentes. Normalmente, os
poluentes são divididos em:
• Poluentes primários: aqueles que são diretamente emitidos por uma fonte.
• Poluentes secundários: aqueles que são formados na atmosfera, por exemplo, por
reações químicas entre poluentes primários e constituintes naturais da atmosfera.
Os poluentes também podem ser divididos com relação à sua origem, podendo ser emitidos
por fontes naturais, como vegetação, oceanos e vulcões, ou antrópicas, quando emitidos por
processos industriais ou relacionados a atividades humanas, como chaminés de indústrias, esca-
pamentos de veículos, navios, aviões, cigarro, fornos a lenha etc.
10.1.2 Principais poluentes atmosféricos
É importante destacar que há uma diferença entre gases de efeito estufa e poluentes atmosféricos.
O CONAMA, entre outras competências, estabelece normas, critérios e padrões relativos ao
controle e à manutenção da qualidade do meio ambiente. O CONAMA define os padrões de
qualidade do ar da seguinte forma:
(...) as concentrações de poluentes atmosféricos que, ultrapassadas, poderão
afetar a saúde, a segurança e o bem-estar da população, bem como ocasionar danos
à flora e à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral.
I. Padrões Primários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes que,
ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população.
O dióxido de carbono (CO2), o metano (CH
4) e o óxido nitroso (N
2O),
por exemplo, são importantes gases de efeito estufa, ao passo que o dióxido de nitrogênio (NO
2) é um poluente atmosférico.
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II. Padrões Secundários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes
abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da
população, assim como o mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao
meio ambiente em geral.
A Tabela 10.1 resume os padrões de qualidade do ar para os poluentes atmosféricos legis-
lados no Brasil, conforme CETESB (2010).
PoluenteTempo de
amostragemPadrão
primário mg/m3
Padrão secundário mg/m3
Método de medição
Partículas totais em suspensão
24 horas1
MGA224080
15060
Amostrador de grandes volumes
Partículas inaláveis
24 horas1
MAA315050
15050
Separaçãoinercial/filtração
Fumaça 24 horas1
MAA315060
10040 Refletância
Dióxido de enxofre
24 horas1
MAA336580
10040 Pararosanilina
Dióxido de nitrogênio
1 hora1
MAA3320100
190100 Quimiluminescência
Monóxido de carbono
1 hora1
8 horas1
40.00035 ppm10.0009 ppm
40.00035 ppm10.0009 ppm
Infravermelhonão dispersivo
Ozônio 1 hora1 160 160 Quimiluminescência
Tabela 10.1: Padrões nacionais de qualidade do ar (Resolução do CONAMA, nº 3, de 28/6/90). / Fonte: adaptado de CETESB,2010.
Material particulado (MP)
Sob a denominação geral de Material Particulado, encontra-se um conjunto de poluentes
constituídos de poeiras, fumaças e todo tipo de material na fase líquida ou sólida que se mantém
suspenso na atmosfera por causa de seu tamanho pequeno. As propriedades do MP variam em
função de seu tamanho, composição química e origem. O tamanho das partículas, cujo diâ-
metro pode variar de alguns nm (10-9 m) a dezenas de µm (10-6 m), está diretamente associado
ao seu potencial para causar problemas à saúde: quanto menores elas forem, maiores os efeitos
provocados. Estes também podem ser percebidos na redução da visibilidade e em estudos de
climatologia. Os efeitos do MP no clima podem ser divididos em duas classes:
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TÓPICO 10 Poluição Atmosférica
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• Efeitos diretos: são decorrentes do espalhamento e absorção da radiação solar. É o
mesmo processo que ocorre com a redução de visibilidade.
• Efeitos indiretos: ocorrem quando o MP atua como núcleo de condensação de nuvens.
O CONAMA classifica o MP em três diferentes categorias, que recebem da CETESB as
seguintes definições:
• Partículas totais em suspensão (PTS): Podem ser definidas de maneira simplificada
como aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 50 µm. Uma parte dessas partículas
é inalável e pode causar problemas à saúde. Outra parte pode afetar desfavoravelmente a
qualidade de vida da população, interferindo nas condições estéticas do ambiente e preju-
dicando as atividades normais da comunidade.
• Partículas inaláveis (MP10): Podem ser definidas de maneira simplificada como aquelas
cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 10 µm. As partículas inaláveis podem ainda
ser subdivididas como partículas inaláveis finas (MP2,5
- diâmetro aerodinâmico menor
que 2,5 µm) e partículas inaláveis grossas (diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10 µm). As
partículas finas, devido ao seu tamanho diminuto, podem atingir os alvéolos pulmonares;
já as grossas ficam retidas na parte superior do sistema respiratório.
• Fumaça (FMC): Está associada ao material particulado suspenso na atmosfera proveniente
dos processos de combustão. O método de determinação da fumaça é baseado na medida
de refletância da luz que incide na poeira (coletada em um filtro), o que confere a esse
parâmetro a característica de estar diretamente relacionado ao teor de fuligem na atmosfera.
O MP pode ser primário, sendo emitido diretamente por fontes naturais e antrópicas.
Vulcões e oceanos emitem grandes quantidades de material particulado; os ventos no deserto
do Saara, por exemplo, suspendem uma grande quantidade de areia, uma parte da qual atinge
a Amazônia. Nessa categoria também são incluídos os bioaerossóis, com pólen, esporos e
microrganismos. Esses materiais particulados primários naturais normalmente têm diâmetros
relativamente grandes, ou seja, são encontrados no material particulado grosso. Já os emitidos
diretamente por fontes antrópicas, como a fumaça que sai dos escapamentos de caminhões
e ônibus ou de chaminés industriais, são normalmente partículas de tamanhos menores. Boa
parte do material particulado fino (com diâmetro menor que 2,5 mm) é secundária, ou seja,
é formada a partir de reações químicas de outros compostos na atmosfera, como óxidos de
enxofre, óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis.
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O tempo de permanência do MP na atmosfera varia, dependendo de seu tamanho e da
precipitação. Partículas grandes e mais pesadas, com diâmetros maiores que 10mm, tendem a
ficar suspensas na atmosfera por volta de um dia, antes de se depositar nas superfícies. A esse
processo denominamos de deposição seca (por exemplo, a poeira que se acumula nos móveis de
casa). Entretanto, quanto menor a partícula, mais tempo ela tende a ficar na atmosfera. Partículas
menores que 1mm podem ficar várias semanas suspensas na atmosfera. Além da deposição seca,
os processos de deposição úmida também auxiliam na remoção deste MP da atmosfera. A de-
posição úmida pode ser dividida em duas classes: “dentro de nuvens (in cloud)” e “fora de nuvens
(below cloud)”. A remoção de MP por processos “dentro de nuvens (in cloud)” ocorre quando
o MP age como um núcleo de condensação e, ao seu redor, a água é incorporada, originando
uma gota de nuvem. A remoção “fora de nuvens (below cloud)” ocorre quando o MP é carregado
por gotas de nuvem ou chuva já formadas.
Monóxido de carbono (CO)
É o principal poluente em áreas urbanas. É um gás incolor e inodoro que resulta da queima
incompleta de combustíveis de origem orgânica (combustíveis fósseis, biomassa etc). Assim,
sua principal fonte é a frota veicular. Altas concentrações de CO são encontradas em áreas de
intensa circulação de veículos.
Dióxido de enxofre (SO2)
É um gás incolor, que resulta principalmente da queima de combustíveis que contêm
enxofre, como carvão, óleo diesel, óleo combustível industrial e gasolina. Nas cidades, é
emitido principalmente por veículos pesados (caminhões e ônibus que utilizam o diesel
como combustível). Compostos contendo enxofre podem ser emitidos naturalmente, tanto
em erupções de vulcões como em partículas de sulfato nos sprays marinhos. Na atmosfera, o
dióxido de enxofre é rapidamente oxidado, formando poluentes secundários, como o ácido
sulfúrico, que é um dos principais componentes da chuva ácida.
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Compostos orgânicos voláteis (COVs)
Apesar de não serem poluentes legislados pelo CONAMA, são importantes no estudo da
química atmosférica. Representam uma classe de compostos orgânicos formados principalmente
de . À temperatura ambiente, podem ser encontrados na forma de gás, sólido
ou líquido. A variedade de compostos é enorme, mas o metano (que se encontra na forma
gasosa, é emitido também por fontes naturais e não apresenta risco à saúde) é o COV mais
abundante. Assim, quando nos referirmos aos COVs, estaremos considerando os compostos
orgânicos voláteis, com exceção do metano. Nas cidades, esses gases e vapores resultam da
queima incompleta e evaporação de combustíveis e de outros produtos orgânicos voláteis.
Diversos hidrocarbonetos, como o benzeno, são cancerígenos e mutagênicos, não havendo
uma concentração no ambiente totalmente segura. Eles participam ativamente das reações de
formação da “névoa fotoquímica”.
Óxidos de nitrogênio (NOx)
Soma de óxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2), são gases formados
durante processos de combustão em altas temperaturas, quando o gás nitrogênio (N2) do ar
reage com o oxigênio (O2). Em grandes cidades, os veículos geralmente são os principais
responsáveis pela emissão dos óxidos de nitrogênio. O NO é oxidado rapidamente na
atmosfera para NO2 e tem papel importante na formação de oxidantes fotoquímicos, como
o ozônio. Dependendo das concentrações, o NO2 pode causar prejuízos à saúde.
Ozônio (O3)
Oxidantes fotoquímicos é a denominação que se dá à mistura de poluentes secundários
formados pelas reações entre os óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis na presença
de luz solar. Por ser o principal produto dessa reação, o ozônio é utilizado como parâmetro
indicador da presença de oxidantes fotoquímicos na atmosfera. Tais poluentes formam a chamada
névoa fotoquímica ou “smog fotoquímico”, que possui esse nome porque causa diminuição da
visibilidade na atmosfera.
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Além de prejuízos à saúde, o ozônio pode causar danos à vegetação. É sempre bom res-
saltar que o ozônio encontrado na faixa de ar próxima ao solo (troposfera, onde respiramos)
é chamado de “mau ozônio”, pois é tóxico. Entretanto, na estratosfera (a cerca de 25 km
de altitude), o ozônio tem a importante função de proteger a Terra dos raios ultravioleta
emitidos pelo Sol, como se fosse um filtro.
10.2 Ozônio na troposferaO O
3 é formado naturalmente na atmosfera, tanto na estratosfera, onde forma a camada de
ozônio, quanto na troposfera. Veremos mais adiante a camada de ozônio com maiores detalhes.
10.2.1 Química básica do ozônio
A luz solar, com radiação de comprimentos de onda menores que 0,41 µm (aqui represen-
tada como hν), dissocia o dióxido de nitrogênio em óxido nítrico e oxigênio atômico:
10.1
O oxigênio atômico, por sua vez, combina-se com um oxigênio molecular na presença de
uma terceira molécula (M, normalmente N2, pois é a molécula mais abundante na atmosfera),
formando o ozônio:
10.2
O ozônio é, então, destruído, ao reagir com o óxido de nitrogênio:
10.3
Havendo radiação solar, o dióxido de nitrogênio se dissocia novamente, voltando à reação
10.1. Portanto, nesse ciclo, há formação e consumo de ozônio, caracterizando uma condição
NO2 + hν → NO + O
O + O2 + M → O
3 + M
O3 + NO → NO
2 + O
2
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de estado foto-estacionário. Porém, em determinadas condições de concentração dos NOx e
presença dos COVs emitidos, podem ocorrer eventos de “smog fotoquímico”. Nas grandes
cidades, no entanto, há um grande acúmulo de ozônio, principalmente durante as primeiras
horas da tarde de um dia com bastante sol. Esse acúmulo de ozônio só é possível se o NO
deixar de reagir com o O3 (como na reação 10.3). Numa atmosfera urbana, o NO reage com
os COVs, produzindo NO2 e outros produtos e, assim, deixa de consumir O
3, que acaba se
acumulando em concentrações significativas. De uma maneira bastante simplificada, a reação
10.3 é substituída pela reação 10.4, esquematizada na Figura 10.1.
10.4 COV + NO → NO2 + outros COVs
Figura 10.1: Esquema simplificado das reações que formam eventos de “smog fotoquímico”. / Fonte: adaptado de Adalgiza Fornaro, IAG/USP.
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10.3 A camada de ozônioA camada de ozônio encontra-se na estratosfera, a, aproximadamente, 25 km de altura.
Ela protege os seres vivos na Terra dos danos causados pela radiação ultravioleta do Sol.
Raios ultravioleta em excesso, principalmente na faixa do UV-B (de 280 a 320 nm de
comprimento de onda) e de comprimentos de onda menores, que atinjam a superfície
terrestre, podem acarretar sérios prejuízos à saúde do homem e ao meio ambiente em geral.
O O3 forma-se naturalmente na estratosfera, num ciclo descoberto por
em 1930, como mostra a Figura 10.2.
Figura 10.2: Ozônio estratosférico. / Fonte: adaptado de Canal Ciência.
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Segundo Chapman (1930) na reação 1 a radiação solar ultravioleta na estratosfera (com
comprimentos de onda inferiores a 240 nm) lentamente dissocia o oxigênio (O2).
Na reação
2 o oxigênio atômico (O) reage de maneira rápida com o O2 na presença de uma terceira
molécula M (que pode ser outro O2 ou N
2) para formar o ozônio (O
3). Na reação 3 o O
3
formado passa a absorver rapidamente a radiação com comprimentos de onda inferiores a
320 nm voltando a se decompor em O2 e O. Na reação 4 o O
3 também pode reagir com
o oxigênio atômico produzindo novamente duas moléculas de O2.O resultado final é uma
reação global onde 3O2 → 2O
3 ou 2O
3 → 3O
2.
10.3.1 Buraco da camada de ozônio
O primeiro clorofluorcarbono (CFC) foi sintetizado no final década de 1920, composto
por 1 átomo de carbono, 2 de cloro e 2 de flúor, (CCl2F
2) CFC-12 ou F-12 (Freon). Entre
suas principais características, estavam: não serem reativos, inflamáveis ou tóxicos. Além disso,
sob pressão normal, encontram-se na forma gasosa, mas com um pequeno aumento na pressão,
condensam, liberando calor e resfriando. Ao evaporarem, reabsorvem calor, esquentando. Assim,
na década de 60, a industrialização do CFC permitiu a aceleração da produção de geladeiras e
aparelhos de ar-condicionado.
Em 1972, dois cientistas da Universidade da
Califórnia, Sherwood Rowland e Mario Molina,
conduziram experimentos para determinar se as
características de persistência dos CFCs poderiam
causar algum problema por permanecerem inde-
finidamente na atmosfera. Seus testes confirmaram
que os CFCs, estáveis na troposfera, gradualmente
atingiam a estratosfera, onde estavam sujeitos à ra-
diação UV que não chegava à superfície da Terra
por serem absorvidas pelo ozônio estratosférico. Na
estratosfera, a radiação UV quebra a molécula de
CFC, liberando um átomo de cloro, que, por sua
vez, ataca o ozônio estratosférico (Figura 10.3). Figura 10.3: Ciclo de destruição do ozônio. / Fonte: adaptado de NOAA.
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O átomo de cloro age como um catalisador, ou seja, acelera uma reação química sem ser
consumido pela reação. Como os CFCs podem durar de 40 a 100 anos na estratosfera, eles têm
o potencial de quebrar milhares de moléculas de ozônio. Em 1985, alguns cientistas britânicos
que trabalhavam na Antártida reportaram uma diminuição de 50% na camada de ozônio acima
do polo sul. Não é exatamente um buraco na estratosfera no qual inexiste ozônio, mas uma
região onde a concentração do gás está abaixo de um limite médio. Essa região aparece, por
exemplo, sobre a Antártica nos meses de setembro e outubro.
O Protocolo de Montreal (1987) exigiu cortes de 50% em relação aos níveis de 1986,
tanto na produção quanto no consumo de cinco principais CFCs até 1999. A Figura 10.4
mostra a concentração do CFC-11 entre 1977 e 1996. É interessante observar que a redução
na produção (e, portanto, emissão de CFC para a atmosfera) fez com que as concentrações se
estabilizassem em um patamar. Entretanto, esse CFC que continua disponível na troposfera
ainda poderá ser transportado para a estratosfera e destruir moléculas de ozônio.
10.3.2 Como se mede a concentração da camada de ozônio
Imagine uma coluna desde a superfície da Terra até o espaço (Figura 10.5). Se todo
o ozônio contido nessa coluna fosse submetido às condições normais de temperatura e
pressão (0 °C e 1013,25 hPa), a coluna teria 0,3 cm de altura (0,3 atm_cm). Uma unidade
Dobson corresponde a 0,001 atm_cm. Portanto, a média de ozônio na atmosfera corres-
ponde a 300 unidades Dobson.
Figura 10.4: Medidas das concentrações atmosféricas de CFC-11 em partes por tonelada(ppt). / Fonte: adaptado de NOAA.
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A concentração média de ozônio na estratosfera
corresponde a 300 unidades Dobson. As regiões onde
a concentração é inferior a 220 unidades Dobson são
caracterizadas como “buracos de ozônio”. Buracos
já foram observados na Antártica, no Ártico, na Sibéria.
A Figura 10.6 mostra a variação do buraco de
ozônio nos meses de setembro de 1995 a 2007. Nota-se
que há anos em que o buraco é maior e outros, em que
o buraco é menor. Figura 10.5: Medida da concentração na camada de ozônio.
Figura 10.6: Média mensal do Ozônio Total para o mês de setembro de 1995 a 2007. Fonte: WDC.
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Além disso, nota-se que, mesmo com a estabilização das concentrações de CFCs na tropos-
fera, a área do buraco de ozônio aumenta a cada ano, começando cada vez mais cedo (meados
de agosto) e terminando cada vez mais tarde (dezembro).
10.4 Fatores que afetam a poluiçãoEpisódios de poluição do ar estão intimamente ligados às condições atmosféricas. É impor-
tante frisar os seguintes fatores:
10.4.1 Vento
O papel do vento na dispersão de poluentes atmosféricos é fundamental. O vento vai deter-
minar o quão rápido os poluentes emitidos por uma determinada fonte serão misturados com
o ar ao seu redor e qual distância atingirão. Normalmente, não se espera que episódios de altas
concentrações de poluentes atmosféricos ocorram quando há vento forte. Altas concentrações
de poluentes são permitidas quando os poluentes se acumulam, ou seja, quando não há vento
ou ele é muito fraco.
Figura 10.7: Variação da área do buraco de ozônio entre 1995 e 2006. / Fonte: adaptado de WDC.
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10.4.2 Estabilidade e inversões
Relembrando os conceitos de estabilidade atmosférica, vistos no tópico “Estabilidade atmosférica,
nuvens e preciptação (parte I e II)”, a estabilidade atmosférica determina qual é a extensão que
uma parcela de ar poderá subir no ar. Uma atmosfera instável promove correntes de ar verticais,
enquanto que uma atmosfera estável inibe movimentos verticais. Consequentemente, uma pluma
de fumaça lançada numa atmosfera estável tende a se espalhar horizontalmente, havendo pouca
mistura na vertical. No inverno, é comum observar inversões térmicas na região metropolitana de
São Paulo. A inversão térmica ocorre em noites com céu sem nuvens e ventos muito fracos. Nesses
dias, a superfície da Terra perde muita radiação, esfriando mais que a atmosfera acima dela. Assim, a
temperatura acaba aumentando com a altura ao invés de diminuir, como normalmente acontece.
Daí o termo “inversão térmica”.
Esse tipo de perfil de temperatura (que
aumenta com a altura) torna a atmosfera
extremamente estável, inibindo qualquer
tipo de movimento vertical. Nessas
condições, toda a poluição emitida
pelos veículos e outras fontes da região
metropolitana vão se acumulando nessa
camada estável, que se torna visível (uma
camada amarronzada), como mostrado
na Figura 10.8.
10.4.3 Episódios de inversão térmica
Episódios de inversão térmica podem causar episódios de altas concentrações de poluentes
(Figura 10.9):
a. em geral, as temperaturas do ar são mais altas, no nível da terra, e diminuem com a altura;
b. inversão de temperatura é uma situação em que uma camada de ar quente fica acima do
ar frio no nível de superfície.
Figura 10.8: Acúmulo da poluição emitida pelos veículos e outras fontes poluidoras em uma região metropolitana.
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Uma inversão térmica é definida de acordo com:
• sua altura;
• seu gradiente adiabático;
• sua origem.
10.4.4 Causas das inversões térmicas
Radiação: Numa noite clara e de céu limpo, a superfície continua se resfriando devido à
emissão de radiação e o ar adjacente à superfície resfria por condução. Pela manhã, o aqueci-
mento da superfície faz com que a inversão desapareça. Contudo, a presença de neblina pode
retardar o aquecimento da superfície e o desaparecimento da inversão.
Frente fria: Uma frente fria faz com que o ar frio penetre por baixo do ar quente, causando
uma inversão acima da superfície.
Brisa marítima: A brisa marítima pode fazer com que o ar frio vindo do mar penetre sob
o ar quente que sobe sobre a terra.
Afundamentos de ar:
• Ocorrem em áreas calmas de alta pressão;
• Formação de um anticiclone em níveis altos e baixos da atmosfera;
• O ar afunda e esquenta adiabaticamente.
a b
Figura 10.9: Episódios de inversão térmica.
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10.4.5 Poluição atmosférica e ambientes urbanos
Ilha de calor
É uma anomalia térmica, onde o ar da cidade se torna mais quente que o das regiões
vizinhas. Os efeitos da ilha de calor são bons exemplos das modificações causadas pelo homem
na atmosfera. As ilhas de calor surgem a partir do momento em que se modifica o uso do
solo, ou seja, superfícies “naturais” são pavimentadas, ocupadas por edifícios e outros tipos de
infraestrutura. Tais modificações contribuem para que as temperaturas urbanas sejam maiores:
Retirar árvores e vegetação implica diminuir os efeitos naturais do resfriamento, como
sombreamento e .
O ar quente pode ficar preso entre prédios altos e ruas estreitas, diminuindo a circulação do ar.
O calor emitido por veículos, indústrias e diversos
equipamentos podem aquecer o ar mais próximo, inten-
sificando o efeito da ilha de calor.
Uma grande quantidade de poluentes na atmosfera
(dióxido de carbono) absorve mais a radiação terrestre.
O ar frio rodeia a ilha de calor: a zona rural, com sua
vegetação natural, torna-se uma região mais fria; a zona
urbana, com seu material característico na construção de
prédios, áreas comerciais e residenciais, cria uma região
mais quente (Figura 10.10). Esse contraste térmico pode
gerar circulações locais, intensificando movimentos verti-
cais sobre as ilhas de calor, como mostrado na figura. O
acoplamento entre movimentos verticais mais intensos e a
entrada da brisa marítima na região metropolitana de São
Paulo, por exemplo, pode levar à maior precipitação sobre a
região urbana quando comparada à região mais periférica.
Essa região (urbana) quase totalmente pavimentada e sem
superfícies de infiltração, ao receber uma grande quantidade
de chuva, acaba sofrendo com enchentes, como vem sendo
sempre noticiado nos meses de verão.Figura 10.10: Ilha de calor. / Fonte: adaptado de Blogspot.
a
b
221
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10.5 Deposição ácidaPoluentes emitidos por fontes antrópicas, principalmente os óxidos de enxofre e de nitro-
gênio ou suas partículas resultantes, podem ser transportados por longas distâncias pelo vento.
Esses poluentes podem ser removidos da atmosfera por deposição seca ou úmida. O termo
deposição ácida compreende a deposição seca (tanto desses gases quanto de suas partículas) e a
úmida (também conhecida como chuva ácida).
A precipitação já é naturalmente ácida, ou seja, tem um pH de 5,6. Isso ocorre porque
o CO2 da atmosfera se dissolve nas gotas de chuva, formando o ácido carbônico e a torna
ligeiramente ácida.
A chuva só é considerada ácida se seu pH for menor que 5.
Diferentemente do CO2, os óxidos de enxofre e de nitrogênio emitidos nas atividades humanas
para a atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva. Altas concentrações de
deposição ácida podem danificar plantas e recursos hídricos.
A chuva ácida afeta florestas, principalmente aquelas que estão em altas altitudes. A água acidificada
dissolve os nutrientes que estão no solo e arrasta-os rapidamente antes que as plantas possam utilizá-los
para crescer. A chuva ácida pode causar ainda a liberação de algumas substâncias tóxicas (como o
alumínio) no solo, prejudicando sua fertilidade. Um exemplo pode ser visto na Figura 10.11.
O impacto da chuva ácida em monumentos históricos também é grande e seu efeito é
mostrado na Figura 10.12, na estátua de arenito. A chuva ácida produzida pela poluição do ar
gerada na região altamente industrializada, provavelmente, explica os danos graves.
Figura 10.11: Efeito da chuva ácida sobre plantação. / Fonte: Thinkstock.
Figura 10.12: Efeito da chuva ácida sobre monumentos históricos. / Fonte: Thickstock.
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TÓPICO 10 Poluição Atmosférica
licenciatura em Ciências · uSP/univesp
Referências Bibliográficasahrens, C. D. Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment.
Belmont, CA: Brooks/Cole, Cengage Learning, 2009.
Blogspot. Disponível em: <http://1.bp.blogspot.com/_H7FikL4Q7oY/SfifwVlpo9I/
AAAAAAAAACc/TfKMRA4BwEI/s320/imagem1.JPG>. [s.d].
Canal Ciência. Disponível em: <http://www.canalciencia.ibict.br/manutencao/arquivos/
pesquisa/00108_4.jpg>.[s.d].
CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental/Secretaria do Meio
Ambiente. Relatório de qualidade do ar no estado de São Paulo: Relatório técnico. São
Paulo: CETESB, 2009.
Chapman, S. A. Theory of Upper Atmospheric Ozone. Q. J. Roy. Meteorol.Soc., Mem. 3,
p.103-125, 1930.
Lombardo, M. A. Ilha de calor nas metrópoles: o exemplo de São Paulo. São Paulo: Editora
Hucitec, 1985, 244 p.
National Aeronauticsand Space Administration. Stratospheric Ozone Electronic Textbook.
Disponível em: <http://www.ccpo.odu.edu/~lizsmith/SEES/ozone/oz_class.htm>. Acesso
em: 08/2011.
NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Disponível em: <http://www.
esrl.noaa.gov/research/themes/o3/pdf/OzoneIntro.pdf>. [s.d].
NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Disponível em: <http://www.
esrl.noaa.gov/gmd/hats/publictn/elkins/cfc11_95.gif>. [s.d].
seinfeLd, J. H. & pandis, S. N. Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to
climate change. New York: J. Wiley, 1998.
WaLLaCe, J. M. & hobbs, P. V. Atmospheric Science an Introductory Survey. 2. ed. New
York: Academic Press, 2006.
WDC – World Data Center. Disponível em: <http://wdc.dlr.de/news_features/images/
ozone_hole/ozone_hole_1995_2007_sep_large.png>. [s.d].
WDC – World Data Center. Disponível em: <http://wdc.dlr.de/news_features/images/
ozone_hole/ozone_hole_size_1995_2006_sml.jpg>. [s.d].