Precipitação E CHUVA ÁCIDAPrecipitação E CHUVA ÁCIDA

••18811881: cientista Norueguês sugeriu que poluentes emitidos : cientista Norueguês sugeriu que poluentes emitidos pela Grãpela Grã--Bretanha e países da Europa estariam Bretanha e países da Europa estariam precipitando na costa oeste da Noruega;precipitando na costa oeste da Noruega;

••19501950: países escandinavos relacionaram a queima de : países escandinavos relacionaram a queima de combustíveis fósseis com a acidez da água da chuva e combustíveis fósseis com a acidez da água da chuva e também a diminuição do pH da água com a diminuição dos também a diminuição do pH da água com a diminuição dos peixes na região nórdica;peixes na região nórdica;

••19601960: chuva ácida é reconhecida como danosa às : chuva ácida é reconhecida como danosa às florestas;florestas;

••19691969: países europeus fizeram um levantamento da acidez : países europeus fizeram um levantamento da acidez das chuvas e verificoudas chuvas e verificou--se que poluentes produzidos na se que poluentes produzidos na Inglaterra e na Alemanha Ocidental eram carregados pelos Inglaterra e na Alemanha Ocidental eram carregados pelos ventos para a Suécia e Noruega;ventos para a Suécia e Noruega;

Visão HistóricaVisão Histórica

••19851985: primeiros estudos de caracterização química das : primeiros estudos de caracterização química das águas de chuva;águas de chuva;

••19901990: criação do Programa da Chuva Ácida pelos : criação do Programa da Chuva Ácida pelos Estados Unidos;Estados Unidos;

••19821982: criação do Programa Nacional de Avaliação de : criação do Programa Nacional de Avaliação de Precipitação Ácida pelos Estados Unidos;Precipitação Ácida pelos Estados Unidos;

Visão HistóricaVisão Histórica

Chuva: água naturalmente acidificadaChuva: água naturalmente acidificada

2H2H22O(l) + COO(l) + CO22(g) (g) �������� HH33OO++(aq) + HCO(aq) + HCO33--(aq) (aq)

pH = 5.6pH = 5.6

Balanço natural da acidez da água da chuva:Balanço natural da acidez da água da chuva:

NHNH33(aq) + H(aq) + H+ + �������� NHNH44++

CaCOCaCO33(s) (s) �������� CaCa+2+2(aq) + CO(aq) + CO3322-- (aq) (aq)

COCO3322-- + 2H+ 2H+ + (aq) (aq) �������� COCO22(g) + H(g) + H22OO

NaNa++, Ca, Ca2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++, Cl, Cl--, SO, SO4422--, NH, NH44

++ e NOe NO33--, F, F--, PO, PO44

--33, HCOO, HCOO--

CHCH33COOCOO--, C, C22OO4422--

Composição Química das PrecipitaçõesComposição Química das Precipitações

Composição química:Composição química:

� Aerossóis finos�papel fundamental na composição final da precipitação →facilitam a condensação do vapor d’água e as coalescência das gotas de chuva.

Neutralização � NH3 na atmosfera neutraliza a acidez da chuva

pela formação de NH4+.

NH3(aq) + H+ ⇔ NH4+

� Mas, NH4

++ 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O

A deposição de NH4+ e NO3

- fertiliza o ecossistema ⇔ eutrofização

Dióxido de EnxofreDióxido de EnxofreCausadores da Deposição ÁcidaCausadores da Deposição Ácida

Emissões Emissões NaturaisNaturais

Emissões Emissões

AntrópicasAntrópicas

erupções vulcânicaserupções vulcânicas

decomposição de decomposição de vegetais e animais,vegetais e animais,

nos pântanos e nos nos pântanos e nos oceanosoceanos

Queima de combustíveis Queima de combustíveis fósseisfósseis

Indústria do petróleoIndústria do petróleo

Indústria de extração de Indústria de extração de metais:metais:

2NiS(s) + 3O2NiS(s) + 3O22(g) (g) ��������2NiO(s) + 2SO2NiO(s) + 2SO22(g)(g)

Óxidos de Óxidos de Nitrogênio:Nitrogênio:

Causadores da Deposição ÁcidaCausadores da Deposição Ácida

Emissões Naturais Emissões Naturais

Emissões Emissões

Antropogênicas Antropogênicas

Descargas elétricasDescargas elétricas

decomposição de decomposição de vegetais e animaisvegetais e animais

Combustão em veículos Combustão em veículos automotoresautomotores

Usinas termelétricasUsinas termelétricas

Turbina de aviõesTurbina de aviões

Aerossóis:Aerossóis:Causadores da Deposição ÁcidaCausadores da Deposição Ácida

Ácido Sulfúrico:Ácido Sulfúrico: é formado pelas espécies de enxofre, originadas é formado pelas espécies de enxofre, originadas tanto de fontes naturais (vulcões) e antrópicas (usinas tanto de fontes naturais (vulcões) e antrópicas (usinas termoelétricas e fundições), que se oxidam em um intervalo de termoelétricas e fundições), que se oxidam em um intervalo de horas ou dias. horas ou dias.

Ácido Nítrico:Ácido Nítrico: é o produto final da oxidação de gases é o produto final da oxidação de gases atmosféricos nitrogenados, como NHatmosféricos nitrogenados, como NH33, NO, NO.. e NOe NO22

HH22SOSO44(aq) + 2NH(aq) + 2NH33(g) (g) �������� (NH(NH44))22SOSO44(aq)(aq)

HNOHNO33(aq) + 2NH(aq) + 2NH33(g) (g) �������� (NH(NH44)2NO)2NO33(aq)(aq)

Sulfato e Nitrato:Sulfato e Nitrato:

Reações Químicas Reações Químicas

HOHO. . + SO+ SO22 �������� HOSOHOSO22

HOSOHOSO22 + O+ O2 2 �������� HOHO22.. + SO+ SO33(g)(g)

SOSO33 + H+ H22O O �������� HH22SOSO44

HOHO22.. + NO + NO �������� NONO22 + HO+ HO..

HOHO.. + NO+ NO2 2 �������� HNOHNO33

..NONO33 + NO+ NO22 �������� NN22OO55

NN22OO55 + H+ H22O O �������� 2HNO2HNO33

Reações Químicas Reações Químicas

SOSO22 + H+ H22O O �������� SOSO22 . H. H22OO

SOSO22 . H. H22O O �������� H+ + HSOH+ + HSO33--

HSOHSO33-- + H+ H22OO2 2 �������� HH22O + HSOO + HSO44

--

HHSOSO33-- + O+ O33 �������� HH SOSO44

-- + O+ O22

HSOHSO44--�������� HH++ + + SOSO44

22--

OH + NOOH + NO22 �������� HNOHNO33--

HNOHNO33--

(g)(g) �������� HNOHNO33--((dissdiss))

HNOHNO33--((dissdiss)) �������� HH++ + + NONO33--

Amostrador de partículas e de chuva

Smog Fotoquímico:Smog Fotoquímico:

Causadores da Deposição ÁcidaCausadores da Deposição Ácida

COV + COV + . . NO + ONO + O22 + luz solar + luz solar �������� OO3 3 + HNO+ HNO33 e compostos e compostos orgânicos orgânicos

A contribuição do smog para a chuva ácida é devido ao fato A contribuição do smog para a chuva ácida é devido ao fato que um dos produtos resultantes é o ácido nítrico e que um dos produtos resultantes é o ácido nítrico e

compostos orgânicos, conforme equação abaixo:compostos orgânicos, conforme equação abaixo:

Parâmetros relevantes na deposição ácida:Parâmetros relevantes na deposição ácida:

Transporte e dispersão dos ácidos e seus precursores;Transporte e dispersão dos ácidos e seus precursores;

Velocidade de transformações químicas de óxidos de enxofre e Velocidade de transformações químicas de óxidos de enxofre e nitrogênio e compostos orgânicos para formação de ácidos;nitrogênio e compostos orgânicos para formação de ácidos;

Velocidade de deposição seca e úmida dos ácidos e seus precursorVelocidade de deposição seca e úmida dos ácidos e seus precursores.es.

Quantidade e localização dos emissores (tanto antropogênico quanQuantidade e localização dos emissores (tanto antropogênico quanto to natural) de compostos de enxofre, nitrogênio e orgânicos;natural) de compostos de enxofre, nitrogênio e orgânicos;

Transformações QuímicasTransformações Químicas

Moléculas como o ozônio, peróxido de hidrogênio, os radicais Moléculas como o ozônio, peróxido de hidrogênio, os radicais hidroxila e hidroperoxila e a radiação solar:hidroxila e hidroperoxila e a radiação solar:

EFEITOS DA CHUVA ÁCIDA

�Danos:

- Florestas;

- Solos;

- Biota da floresta;

- Formação de cavernas;

- Saúde humana;

- Lagos e ecossistemas aquáticos;

- Materiais;

- Diminuição dos nutrientes disponíveis aos vegetais;

- Disponibilizarão de minerais tóxicos os vegetais;

-

Fundo Mundial para a Natureza:

� Ca 35% dos ecossistemas europeus seriamente afetados;

� Ca de 50% das florestas da Alemanha e Holanda destruídas pela acidez;

� Costa do Atlântico Norte, mar está entre 10 e 30% mais ácido;

� EUA � solo dos montes Apalaches � acidez 10x maior que áreas vizinhas < altitude;

Efeitos da chuva ácida sobre florestas

No Brasil:

Cubatão escorregamentos das encostas da Serra do Mar desmatamento chuva ácida

Governo de SP e empresas locais:� Instalação de um sistema de alerta;� Reflorestamento da região;� Instalação de equipamentos de coleta e tratamento de

efluentes gasosos.

Efeitos da chuva ácida sobre florestas

Efeitos da Chuva Ácida sobre florestas

Baines (1993):

� Diminuição da folhagem;� Manchas amarelas;� Maior produção de pinhas;� Morte das pontas;

Elementos nutrientes Mg, K, Ca deslocados pelo excesso

de íons H+ indisponíveis para as plantas

Mg: móvel nas árvores. Deficiência perdas de folhas aciculares a partir do exterior do tronco, e da base para o topo.

K: essencial para o crescimento da árvore. Deficiência folhagem começa a amarelar.

Ca: essencial a formação das paredes celulares e ao crescimento.

Deficiência desenvolvimento da raiz é pobre, crescimento prejudicado

Diminuição dos nutrientes disponíveis aos vegetais

Minerais tóxicos complexos indisponíveis aos vegetais;

Alumínio:

Fitotóxico, prejuízos ao sistema de raízes dificuldadeabsorção nutrientes e H2O

Ex: florestas da Montanhas Vermont`s Green (EUA) (Abetos Vermelhos)

Disponibilização de minerais tóxicos aos vegetais

Pesquisadores de Oak Ridge National LaboratoryAnalisaram durante 20 - 25 anos crescimento de pinheiros

das Montanhas Great Smoky (EUA)

Estudo paralelo: emissões de SO2 aumentaram cerca de 200%

Lixiviação de nutrientes, liberação de metais pesados e Al, eliminação de organismos � perdas de produtividade na agricultura

Disponibilização de minerais tóxicos aos vegetais

Gould – 1985Inibição da fixação de nitrogênio pelos

microorganismos.Eliminação de algumas cepas de bactérias compromete formação do húmus.

Extermínio de microrganismos do solo.

Decompositores podem ser seriamente afetados.

Efeitos da Deposição Ácida sobre a biota

Rochas calcárias infiltrações de águas de chuva dissolução Ca(HCO3)2 pelos canais e cavernas

Interior das cavernas: alto teor de CO2(mais denso que o ar)

Grande perigo para exploradores e animaisEx: Gruta do Cão, Itália

Efeitos da Chuva Ácida na formação de cavernas

Efeitos da Chuva Ácida na saúde humana

Efeitos dos metais tóxicos

� Deslocados pela chuva ácida � lixiviação de metais para reservatórios de água � Bioacumulação ao longo da cadeia alimentar

� Danifica o sistema nervoso humano mesmo em baixas concentrações

� Problemas psicológicos em adultos e crianças;� Depressão, ansiedade, estresse, síndrome do pânico;

Gould (1985)Água de reservatórios (Adirondacks, EUA) acidificada (pH ~

4,2-5,0) � casos de níveis elevado de Pb no sangue de crianças

Efeitos diretos sobre a respiração

� Poluição do ar morte prematura de cerca de 50.000 pessoas

� Aerossóis ácidos afetam funções pulmonares asma e outras doenças respiratórias

Los Angeles, EUA 1978:� Algumas indústrias suspenderam por 23 dias a

queima de carvão e petróleo, atividades escolares e externas canceladas;

Efeitos da chuva ácida na saúde humana

Primavera: > acidez dos lagos época de reprodução dos peixes filhotes morrem

Aves que se alimentam dos peixes cascas dos seus ovos frágeis filhotes com ossos deformados

Efeitos da deposição ácida em lagos e ecossistemas aquáticos

Corrosão de metais (bronze) e deterioração de pinturas e pedras

(mármore e calcário);

Danificação de edifícios, pontes, estátuas � custos de manutenção

Danificação pintura de automóveis � pinturas ácido-resistentes

Custo: $5 por veículo novo ($6 milhões/ano para todos carros novos e caminhões, EUA)

Efeitos da deposição ácida em materiais

1984 - Estátua da Liberdade, NY restauração

Monumentos históricos corroídos: Acrópole em Atenas; Coliseu em Roma;

Taj Mahal na Índia; Catedrais de Notre Dameem Paris e de Colônia na Alemanha

Efeitos da deposição ácida em materiais

Efeitos da deposição ácida em materiais

1908 1969

Herten, Alemanha Graedel e Crutzen,1997

www.epa.gov/airmarkets

Estudo de Caso Estudo de Caso -- EUAEUA

��Programa planejou a diminuição da emissão sem afetar o Programa planejou a diminuição da emissão sem afetar o desenvolvimento econômico;desenvolvimento econômico;

��Otimização do processo:Otimização do processo:

��Temperatura de queima do combustívelTemperatura de queima do combustível

��Novas Tecnologias: sistema seletivo de reduNovas Tecnologias: sistema seletivo de reduçção catalão catalíítica tica ((SCRsSCRs) ) –– otimizaotimizaççãoão-- S inibe aS inibe açção catalisadorão catalisador

��Controle de combustão Controle de combustão –– queimadorqueimador que reduz a emissão que reduz a emissão de NOde NOxx

��Ganhos:Ganhos:

��Redução custos com combustívelRedução custos com combustível

��Aumento tempo de vida do catalisador (Aumento tempo de vida do catalisador (SCRsSCRs))

Estudo de Caso Estudo de Caso -- EUAEUA

www.epa.gov/airmarkets

Milhões

Mortalidade infantil (crianças com menos de 1 ano) $ 106,171

$ 130

$ 246

$ 240Faltas ao trabalho

Benefícios com o programa

Saúde

Doenças respiratórias

Doenças cardiovasculares

Alguns exemplos de benefícios adquiridos ao longo do programaAlguns exemplos de benefícios adquiridos ao longo do programa

��Brasil: Primeiros trabalhos surgem por volta 2000Brasil: Primeiros trabalhos surgem por volta 2000

��Não há históricoNão há histórico

��Trabalhos isoladosTrabalhos isolados

��Oportunidade de crescimento para estudoOportunidade de crescimento para estudo

Ácidos carboxílicos

� 16 a 35% da acidez em ambientes urbanos e 65% em áreas remotas.

� Ácidos acético e fórmico�polaridade alta, solúveis na fase aquosa.

� Outros ácidos:propiônico, maleico, oxálico, pirúvico, láctico e glicólico.