Poluição Atmosférica: Passado, Presente e Futuro

André Silva Pimentel

Instituto de Química de São Carlos

Definição

O que é Poluição?

• É a liberação de elementos, radiações, vibrações, ruídos e substâncias em um ambiente, prejudicando os ecossistemas biológicos ou os seres humanos.

Tipos de Poluição

• Química• Radioatividade• Sol• Som• Vibração• Excesso de Informação Visual

Definição

O que é Poluição Atmosférica?

• É a liberação de substâncias químicas na atmosfera, prejudicando os ecossistemas biológicos ou os seres humanos.

Definição

O que é um Poluente Atmosférico?

• Qualquer substância presente no ar e que, pela sua concentração, possa torná-lo impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde.

• Antropogênico X Biogênico?

Passado

Quando a poluição começou?

• Descobrimento do fogo

Será que existem evidências?

• Homens pré-históricos tinham Antracose (Escurecimento do pulmão)

Será que existem mais evidências?

Bíblia (1400 a.C.)• Moisés relata sobre a realização de sacrifícios

Mais evidências...

Homero (850 a. C., Grécia)• Poema Odisséia

“danos que a fumaça causava em roupas”

Rei Pi-ankhy (734 a. C.)• “A resistência militar de Hermópolis”

Mais evidências...

Aristóteles (384 à 322 a. C.)• “Lixo colocado longe das cidades”

Horácio (65 a. C. à 8 d. C.)• “Rinite: Irritação com a fumaça”

Mais evidências...

Roma Imperial (27 a. C. à 476 d. C.)• Cozinhar alimentos era desencorajado

Século 16 na Inglaterra

• Objeção a odores provenientes de caldeiras de carnes

Evidências na Época Medieval (500-1500)

Londres• Árvores de Natal não eram tão comuns• Uso de uma madeira especial em fornos

• Romeo e Julieta (Shakespeare, 1562)

• Monges morreram por causa do fedor do ar

• Festas em castelos medievais

Paris• Utensílios de Prata tornavam-se embaçados

Péssimo Precedente do Carvão

Século 13• Falta de madeira• Uso do Carvão• A poluição em Londres tornou-se evidente

Século 16• O setor doméstico adotou a chaminé

Revolução Industrial em Londres Século 17

Poluição no Século 20

• Excessivo uso do carvão com alto teor de enxofre

• Dezembro 1952 – Excedente de 4000 mortes em Londres

• Chuva Ácida

• Combustão do Enxofre: S(s) + O2(g) SO2(g)

Chuva Ácida

Fase aquosa:

SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq)

H2SO3(aq) H+(aq) + HSO3

(aq)

Fase gasosa:

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

SO3(g) + H2O(g) H2SO4(g) H+(aq) + HSO4

=(aq)

Chuva Ácida

• Outros tipos:

2 NO2(g) + H2O(l) HONO(g) + HNO3(aq)

HNO3(aq) H+(aq) + NO3

(aq)

CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)

H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3

=(aq)

O que aconteceu entre 1900 e 1970 nos EUA?

• GM (1899) e Ford (1903)

Produção em Linha (Ford, 1913)

Origem do problema...

• Popularização dos carros (1930’s)

• Segunda Guerra Mundial (1940’s)

• Corrida pela Industrialização (1950-1970)

“Fumaça Fotoquímica”

• Nova poluição do ar em Los Angeles (1940’s)

John Middleton (1944)• Feridas na vegetação de Los Angeles

Arie Jan Haagen-Smit• Não era devido ao SO2

• Cheiro da fumaça lembrava o cheiro do ozônio

Radicais Livres e Reatividade

• São espécies atômicas ou moleculares com um elétron desemparelhado na camada de valência.

• O elétron desemparelhado faz com que os radicais livres sejam muito reativos.

Ex.: HO•, HO2•, NO•, NO2

•, Cl•, ClO•, Br•, BrO•, etc...

Formação de O3 e do Radical HO

NO2 + h NO + O

O + O2 O3

O3 + h O2 + O

O + H2O HO + HO

Mecanismo de Fotooxidação

• Reações de Alcanos com Radicais Hidroxila (HO)

RCH2H + HO RCH2 + H2O

RCH2 + O2 RCH2O2

RCH2O2 + NO RCH2O + NO2

RCH2O + O2 RCHO + HO2

HO2 + NO HO + NO2

Formação de O3 e do Radical HO

NO2 + h NO + O

O + O2 O3

O3 + h O2 + O

O + H2O HO + HO

Conclusão:Ciclo Auto-catalíticoCompostos OrgânicosLuz ultavioletaNOx

Ozônio causa feridas!

Presente – Los Angeles (8 hs)

Presente – Los Angeles (10-12 hs)

Presente – Denver (8 hs)

Presente – Denver (10-12 hs)

Presente – Rio de Janeiro (11 hs)

Presente – Inversão Térmica

Química da Estratosfera

• Molina e Rowland (1974) descobriram a importância do CFC’s na destruição da camada do ozônio.

Cl• + O3 ClO• + O2

ClO• + O• Cl• + O2

O3 + O• O2 + O2

Química da Estratosfera

• Paul Crutzen (1970) descobriu a importância dos NOx (NO, NO2 e N2O) na destruição da camada de ozônio.

• NOx provenientes de aviões supersônicos que voam na tropopausa.

NO• + O3 NO2• + O2

NO2• + O• NO• + O2

O3 + O• O2 + O2

Ciclo Auto-catalítico

X• + O3 XO• + O2

XO• + O• X• + O2

O3 + O• O2 + O2

Onde X = Cl•, Br• e NO•.

Monitoração de Poluentes

• Estações meteorológicas

• Balões com sondas

• Aviões

• Satélites

• Câmaras ambientais

Monitoração de Poluentes via Sondas

Monitoração de Poluentes via Aviões

Câmaras Ambientais

EUPHORE – Espanha

EUPHORE – Espanha

SAPHIR – Alemanha

Câmara Ambiental – Ford

Câmara Ambiental – NCAR

Resultados – Ozônio Troposférico

Resultados – Ozônio Troposférico

Resultados – Ozônio Estratosférico

Resultados – Ozônio Estratosférico

Resultados – Ozônio Estratosférico

Diferença entre Ozônio Troposférico e Estratosférico

• Ozônio Estratosférico: nível de ppm

Age como filtro de radiação ultravioleta

• Ozônio Troposférico: nível de ppb

Age como poluente

Resultados – Queimadas nas Savanas

Chuva Ácida

Resultados – Vulcão Pinatubo

Resultados – Vulcão Pinatubo

Efeito Estufa

Aquecimento Global

Criação de Home-page

• Assunto: Ensino de Poluição Atmosférica.

• Alvo: alunos e professores de 1o e 2o graus.

• Quando? Final do ano.

• Onde? Ainda sem lugar definido.

Agradecimentos

• Apoio da FAPESP para nuclear o Grupo de Química Atmosférica do IQSC/USP

• Apoio do IQSC