A Qumica e a Poluio do Ar na

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A Química e a Poluição do Ar na Troposfera Conceito A Vítor Diniz

A Química e a Poluição do Ar na Troposfera Conceito A Vítor Diniz

Introdução �Poluição ambiental = Subproduto indesejado da atividade humana; �Insignificante até a urbanização; �Séc.

Introdução �Poluição ambiental = Subproduto indesejado da atividade humana; �Insignificante até a urbanização; �Séc. XIII = primeiros esforços para proibir a queima de carvão em Londres: Sem sucesso;

Episódios de poluição maciça � 1930: 65 mortos em Meuse Valley, Bélgica; � 1948:

Episódios de poluição maciça � 1930: 65 mortos em Meuse Valley, Bélgica; � 1948: 20 mortos em Donora, Pensilvânia; � 1952: 4. 000 em Londres.

Causas �Inversão da temperatura atmosférica, que se estendeu por 3 -4 dias, durante os

Causas �Inversão da temperatura atmosférica, que se estendeu por 3 -4 dias, durante os quais, a concentração de poluentes superou os níveis habituais nessas áreas, que já apresentavam poluição maciça; �Como o carvão era o principal combustível, essa poluição foi do tipo redutor; �Doentes cardíacos ou respiratórios, idosos e crianças foram as principais vítimas.

Gráfico 1 Tipos e fontes de poluentes do ar Cinco poluentes são responsáveis por

Gráfico 1 Tipos e fontes de poluentes do ar Cinco poluentes são responsáveis por 98% da poluição do ar Óxidos de nitrogênio 14% Material particulado 4% COVs 14% Monóxido de carbono 53% Óxidos de enxofre 14% Fonte: Goodman & Gilman, As Bases Farmacológicas da Terapêutica. 10 Ed. 2004

Tipo redutor �Dióxido de enxofre, fumaça liberada pela combustão parcial do carvão (CO); �Nome

Tipo redutor �Dióxido de enxofre, fumaça liberada pela combustão parcial do carvão (CO); �Nome dado devido à natureza química dessas substâncias; �Tipo mais nocivo aos seres humanos e demais animais.

Tipo oxidante ou fotoquímico �Hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e oxidantes fotoquímicos; �A luz solar

Tipo oxidante ou fotoquímico �Hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e oxidantes fotoquímicos; �A luz solar intensa provoca reações nesses compostos, que ficam retidos nos períodos de inversão térmica; �As partículas produzidas em certas condições, principalmente por combustão, podem adsorver vapores ou gases gerando um sinergismo nos seus efeitos.

Principais fontes Cinco fontes principais são responsáveis por 90% das toneladas de poluentes emitidas

Principais fontes Cinco fontes principais são responsáveis por 90% das toneladas de poluentes emitidas anualmente, em ordem de importância relativa: �Transporte (principalmente automóveis); �Indústria; �Geração de energia elétrica; �Aquecimento de ambientes; �Descarte de dejetos.

Toxicologia dos Poluentes do Ar Dióxido de enxofre (SO 2): �Produzido pela queima de

Toxicologia dos Poluentes do Ar Dióxido de enxofre (SO 2): �Produzido pela queima de combustíveis fósseis; �Pouca toxidez direta; �Agente irritante (por ser um óxido ácido), atingindo principalmente os asmáticos; �Agente formador da chuva ácida.

Ozônio (O 3): �É o oxidante encontrado em concentrações mais altas na atmosfera poluída;

Ozônio (O 3): �É o oxidante encontrado em concentrações mais altas na atmosfera poluída; �Reativo com os COVs, principalmente as olefinas; �Irritante pulmonar (pode provocar a morte por edema); �Em camundongos, já é capaz de provocar edema a concentrações > 2 ppm.

Dióxido de nitrogênio (NO 2): �Potente irritante pulmonar (óxido ácido); �Também é capaz de

Dióxido de nitrogênio (NO 2): �Potente irritante pulmonar (óxido ácido); �Também é capaz de causar edema; �Ameaça a agricultores durante a ensilagem; �A LC 50 para uma exposição por 4 h é 90 ppm; �As alterações pulmonares já surgem em indivíduos expostos a concentrações de 2 -3 ppm. Asmáticos podem ser mais sensíveis.

Ciclo de relação do O 3 e NO 2 na atmosfera poluída: NO 2

Ciclo de relação do O 3 e NO 2 na atmosfera poluída: NO 2 U. V. O. + O 2 O 3 + NO NO + O. O 3 NO 2 + O 2

Aldeídos: �Formados através de: �Oxidação de hidrocarbonetos pela luz solar; �Combustão parcial (principalmente motores

Aldeídos: �Formados através de: �Oxidação de hidrocarbonetos pela luz solar; �Combustão parcial (principalmente motores à álcool); �Ozonólise de olefinas em COVs; �Meias-vidas curtas devido á reatividade; �Irritante para olhos, pulmões e mucosas.

Monóxido de carbono (CO): �Gás incolor, inodoro e não-irritante; �Formado pela combustão parcial de

Monóxido de carbono (CO): �Gás incolor, inodoro e não-irritante; �Formado pela combustão parcial de matéria orgânica; �Altamente tóxico devido à sua afinidade pela hemoglobina ser 220 vezes superior à do O 2. Dessa forma, uma vez ligado à hemoglobina, forma-se a carboxiemoglobina (COHb) e a mesma não possuirá mais a capacidade de transportar O 2 pelo organismo.

Chuva ácida Refere-se à precipitação mais ácida que a chuva “natural” (não poluída), que

Chuva ácida Refere-se à precipitação mais ácida que a chuva “natural” (não poluída), que já é ligeiramente ácida devido à presença de dióxido de carbono atmosférico dissolvido, que forma ácido carbônico: CO 2 (g) + H 2 O(aq) H 2 CO 3(aq) H+ (aq) + HCO 3 - (aq)

Dois ácidos predominantes na chuva ácida são: H 2 SO 4 (ácido sulfúrico) e

Dois ácidos predominantes na chuva ácida são: H 2 SO 4 (ácido sulfúrico) e HNO 3 (ácido nítrico). SO 2 + ½ O 2 SO 3 + H 2 O 2 NO 2 + ½ O 2 + H 2 O SO 3 H 2 SO 4 2 HNO 3

Incidência de chuva ácida - EUA Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Incidência de chuva ácida - EUA Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Incidência de chuva ácida - Europa Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Incidência de chuva ácida - Europa Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Árvores atacadas por chuvas ácidas. Montanha Jizera, República Tcheca (07/2006)

Árvores atacadas por chuvas ácidas. Montanha Jizera, República Tcheca (07/2006)

Ciclo do Enxofre

Ciclo do Enxofre

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Nitrogênio

Ciclo do Carbono

Ciclo do Carbono

Espécies estáveis e suas fontes adicionais durante o processo de oxidação atmosférica seqüencial Combustão

Espécies estáveis e suas fontes adicionais durante o processo de oxidação atmosférica seqüencial Combustão de substâncias contendo C CH 4 H 2 CO H 2 S CO SO 2 CO 2 H 2 SO 4 S do carvão/petróleo/vulcões ( O do NO 2) (Radicais Livres) O 3 H 2 O 2 H 2 O + O 2

Algoritmo de decisões ilustrando o destino de gases emitidos para o ar O gás

Algoritmo de decisões ilustrando o destino de gases emitidos para o ar O gás é hidrossolúvel ou totalmente oxidado? N Ã O SIM O gás retorna finalmente para a superfície da Terra O gás sofre decomposição fotoquímica por exposição à luz solar? SIM N Ã O As moléculas do gás têm múltimplas ligações que podem adicionar OH. ? SIM São produzidos radicais livres As moléculas do N gás tem um H Ã que o OH. possa O abstrair em uma reação exotérmica? SIM

Gráfico 2 Poluentes ao longo do dia Concentração de poluente (ppm) Variação da concentração

Gráfico 2 Poluentes ao longo do dia Concentração de poluente (ppm) Variação da concentração de gases ao longo do dia em Los Angeles, nos anos 60, quando foi observada forte irritação nos olhos dos moradores Horas durante o dia Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002

Tabela 1 Alguns Gases Emitidos para a Atmosfera por Fontes Naturais Fonte natural importante

Tabela 1 Alguns Gases Emitidos para a Atmosfera por Fontes Naturais Fonte natural importante CH 4 Metano Decomposição biológica anaeróbia NH 3 Amônia Decomposição biológica anaeróbia H 2 S Sulfeto de hidrogênio Decomposição biológica anaeróbia HCl Ácido clorídrico Decomposição biológica anaeróbia Vulcões CH 3 Cl Cloreto de metila Oceanos CH 3 Br Brometo de metila Oceanos CH 3 I Iodeto de metila Oceanos CO Monóxido de carbono CH 4 atmosférico, incêndios SO 2 Dióxido de enxofre Vulcões NO. Óxido nítrico Relâmpagos Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002