1. Poluição ambiental
Professor Weber Camisassa
Email: weber.dornas@estacio.br
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2. Gestão Ambiental
“Tenha em mente que tudo que você
aprende na escola, é trabalho de muitas
gerações. Receba essa herança, honre-a,
acrescente a ela e, um dia, fielmente,
deposite-a nas mãos de seus filhos”.
Albert Einstein
Química Ambiental 2

3. Gestão Ambiental
 Os componentes principais e mais estáveis de uma versão
não poluída da atmosfera terrestre são nitrogênio diatômico,
N2 (cerca de 78% das moléculas); oxigênio diatômico, O2 (cerca
de 21%); argônio, Ar (cerca de 1%); e Bióxido de carbono, CO2
(atualmente cerca de 0,04%) e vapor d’água.
 A troposfera possui ainda uma grande quantidade de gases
presentes somente em concentrações traço, pois possuem
sumidouros eficientes.
Química Ambiental 3

4. Gestão Ambiental
 Embora a maioria destes gases seja naturalmente
oxidada, nenhum deles reage com o Oxigênio diatômico,
eles reagem com o radical livre hidroxila (OH-).
 O radical hidroxila é produzido quando uma pequena
fração de átomos de oxigênio, resultantes da
decomposição fotoquímica do ozônio, reagem com o
vapor d’água:
O3 UV-B O2 + O*
O* + H2O → 2 OH
 O tempo de vida médio de qualquer molécula de
hidroxila é de um segundo, pois ele reage rapidamente
com vários gases atmosféricos.
Química Ambiental 4

5. Gestão Ambiental
Smog fotoquímico – reações dos poluentes, induzidas pela luz,
durante as quais ocorre a produção de elevados níveis de
ozônio a baixas altitudes.
 Principais poluentes:
 Óxido Nítrico (NO);
 Óxido Nitroso (NO2);
 hidrocarbonetos (emitidos pelos motores de combustão
interna) - em conjunto com seus derivados, que evaporam
rapidamente para o ar, são chamados de COV, compostos
orgânicos voláteis;
 A luz também é um componente importante, pois aumenta a
concentração de radicais livres.
COVs + NO + O2 + luz solar → mistura de O3, HNO3 e
compostos orgânicos
Química Ambiental 5

6. Gestão Ambiental
Poluentes primários: substâncias como NO, hidrocarbonetos e
outros COVs, emitidos diretamente no ar.
Poluentes secundários: substâncias nas quais os poluentes
primários são transformados, como O3 e HNO3.
 Exceto aquelas substâncias que absorvem a luz solar e sofrem
decomposição, a maioria das transformações que ocorrem na
atmosfera têm início pela ação do radical livre hidroxila (OH-).
 Parte do Dióxido de Nitrogênio reage também com os radicais
livres e forma o ácido Nítrico (HNO3), e parte forma outros
nitratos orgânicos.
Química Ambiental 6

7. Gestão Ambiental
Conversores catalíticos: usados nos automóveis para
diminuir as emissões de COV e NOx a partir dos veículos
automotores.
 Colocado nos veículos e caminhões movidos a gasolina,
antes dos escapamentos dos sistemas de exaustão.
 Hoje, os conversores de três vias, que possuem um
superfície interna impregnada com catalisadores de platina
e ródio, alteram os óxidos de nitrogênio de volta a
nitrogênio e oxigênio elementares, e também reduz o
dióxido de enxofre, SO2, a sulfeto de hidrogênio, H2S,
utilizando os hidrocarbonetos não queimados e a
combustão dos compostos intermediários CO e H2 como
agente redutores:
2 NO → N2 + O2 via:
2NO + H2 → N2 + H2O
Química Ambiental 7

8. Gestão Ambiental
 Conversor catalítico moderno (de três vias):
• O processo catalítico é controlado por um microchip, que controla a razão
ar/combustível na entrada do motor para que sejam mantidos os valores
estequiométricos requeridos, para garantir um alto nível de conversão dos
poluentes.
Química Ambiental 8

9. Gestão Ambiental
 Algumas usinas geradoras de energia emitem tanto NOx
quanto os carros automotores.
 Para reduzir suas produções de NOx, algumas usinas
utilizam queimadores especiais, fabricados para diminuir a
temperatura da chama;
 Pode ser diminuída pela realização da combustão em
estágios, onde a controle da quantidade de oxigênio
presente, evitando ou diminuindo desta forma a produção de
NOx;
 Algumas usam conversores catalíticos para transformar o
NOx em N2;
 Lavagem dos gases de exaustão por solução aquosa, pode
ser outra solução para as usinas.
Química Ambiental 9

10. Gestão Ambiental
 Principal fonte de SO2 – vulcões e gases sulfurados
decorrentes da decomposição de plantas.
 Principal fonte antropogênica de SO2 – combustão do carvão,
usado na geração de energia elétrica (principalmente).
 O enxofre está presente em pequenas porcentagens no óleo
cru e um pouco mais na gasolina.
 O dióxido de enxofre é emitido diretamente para a atmosfera
como SO2 ou indiretamente como H2S pela indústria petrolífera.
 Quantidades substanciais de H2S obtidos pela sua remoção do
óleo e do gás natural são frequentemente convertidos em
enxofre elementar sólido, uma substância benigna ao meio
ambiente, pela reação de Claus:
2 H2S + SO2 → 3 S + H2O
Química Ambiental 10

11. Gestão Ambiental
 O SO2 pode também ser removido por uma reação
ácido-base com o calcário (CaCO3) ou óxido de cálcio
(CaO).
 Neste processo, os gases são bombardeados por
um jato de finos grãos dos sólidos. Até 90% do gás SO2
pode ser removido por este processo chamado
dessulfurização em gasoduto.
 Neste processo o sulfito de cálcio pode ser oxidado
pelo ar formando o Sulfato de cálcio, que é
desidratado e vendido como gesso.
CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2
2 CaSO3 + O2 → 2 CaSO4
Química Ambiental 11

12. Gestão Ambiental
 A fumaça liberado
pelos veículos a diesel
é composta em sua
maioria por material
particulado, que são
sólidos pequenos ou
partículas líquidas (não
água pura), que são
invisíveis a olho nu.
 Restringe a
visibilidade.
 Nocivo à saúde.
 Podem ter de 2 nm a
0,1 mm.
Química Ambiental 12

13. Gestão Ambiental
Fonte de partículas grossas:
 Também chamados de poluentes atmosféricos
primários;
 Formadas pela quebra de partículas maiores;
 Minerais: Al, Ca, Si e O na forma de silicatos de
alumínio;
 Areia, pólen, NaCl.
Química Ambiental 13

14. Gestão Ambiental
Fonte de partículas finas:
 Também chamadas de poluentes secundários;
 Formadas pelas reações químicas entre gases
(COV) e pela coagulação de espécies ainda
menores
 Partículas de pneus, freios de veículos e poeira
de fundição de metais;
 Fuligem (cristais de carbono em miniatura);
 Presentes em maior quantidade que as
partículas grossas;
 Compostos inorgânicos de enxofre e nitrogênio
Química Ambiental 14

15. Gestão Ambiental
Índice MP: mede a quantidade de material particulado
em determinado volume.
 Unidade: microgramas de material por metro cúbico
de ar, μg.m-3.
 MP10 – partículas com diâmetros menores que 10
μm, partículas inaláveis – de 20 a 30 μg m-3.
 Nos EUA:
 MP10 em 24 horas < 150 μg m-3;
 MP2,5 em 24 horas < 35 μg m-3.
 Na Grã-Bretanha:
 MP10 em 24 horas ≥ 50 μg m-3.
 MP2,5 em24 horas ≥ 25 μg m-3.
Química Ambiental 15

16. Gestão Ambiental
1) Em termos gerais, o que significa smog fotoquímico?
Quais são os reagentes iniciais desse processo? Por que
a luz solar é necessária?
2) O que significa um poluente primário e um poluente
secundário? Dê exemplos.
3) Descreva as estratégias usadas na tentativa de
redução dos níveis de ozônio urbano.
4) Descreva a operação pela qual o catalisador de três
vias transforma as emissões liberadas por um motor de
automóvel.
5) Quais são as principais fontes antropogênicas Bióxido
de enxofre? Descreva as estratégias -Ias quais as
emissões podem ser reduzidas.
Química Ambiental 16

17. Gestão Ambiental
7) O que é a reação de Claus?
8) Defina o termo aerossol e diferencie entre
particulados grossos e finos. Quais são as origens
usuais desses dois tipos de partículas atmosféricas?
9) Quais são as unidades de concentração usuais para
os particulados em suspensão? O que significa a
designação MP10? O que significam os termos
respirável e ultrafino?
10) Qual é o mecanismo de duas etapas pelo qual o
radical livre hidroxila é produzido no ar puro?
Química Ambiental 17

18. Gestão Ambiental
Neblina
 A manifestação mais óbvia de smog fotoquímico é a
neblina amarelo-marrom-acinzentada que ocorre em
decorrência da presença no ar de pequenas gotículas de
água contendo produtos de reações químicas envolvendo
poluentes atmosféricos.
 Uma alta concentração de partículas de diâmetros entre
0,1 e 1µm no ar produz uma neblina.
 A neblina comum na atmosfera no inverno deve-se ao
aerossol de sulfato procedente das áreas industrializadas.
Também estão presentes nesses aerossóis produtos
contendo carbono que são intermediários nas reações do
smog fotoquímico.
Química Ambiental 18

19. Gestão Ambiental
 A composição típica de componentes finos de um
aerossol suspenso sobre áreas continentais é ilustrada
na figura abaixo.
Química Ambiental 19

20. Gestão Ambiental
 Uma vez que a maioria das partículas no ar
urbano é secundária, seu número pode ser
controlado somente por meio da redução
da emissão de gases poluentes primários
de onde são criados.
 Assim, os governantes têm sucessivamente
solicitado mais e mais restrições no
controle de emissões nos veículos, nas
usinas de força, etc.
Química Ambiental 20

21. Gestão Ambiental
Chuva ácida
 Este termo genérico abrange uma variedade
de fenômenos, incluindo neblina ácida e neve
ácida, todos eles correspondentes à precipita-
ção atmosférica de quantidades substanciais
de ácidos.
 O fenômeno da chuva ácida foi descoberto
por Angus Smith na Grã-Bretanha em meados
de 1880, mas permaneceu esquecido até os
anos 1950.
Química Ambiental 21

22. Gestão Ambiental
 Ele refere-se à precipitação que seja
significativamente mais ácida que a da chuva
"natural" (não poluída), que é ligeiramente ácida
pela presença de dióxido do carbono
atmosférico dissolvido, que forma o ácido
carbônico, H2CO3.
CO2(g) + H2O(aq) → H2CO3(aq)
 O ácido fraco H2CO3 ioniza-se parcialmente
para liberar um íon hidrogênio, H+, com uma
consequente redução no pH do sistema:
H2CO3(aq) → H+ + HCO3-
Química Ambiental 22

23. Gestão Ambiental
 Por causa desta fonte de acidez, o pH da
chuva natural, não poluída, é de cerca de 5,6.
 Somente a chuva que é significativamente
mais ácida que isso (pH menor que 5), é que
pode ser considerada chuva "ácida".
 Os ácidos fortes como o ácido clorídrico, HCl,
produzido pela emissão de gás cloreto de
hidrogênio pelas erupções vulcânicas, podem
produzir temporariamente chuva ácida “
natural".
Química Ambiental 23

24. Gestão Ambiental
 Por outro lado, o pH da chuva não poluída pode
ser maior que 5,6 por causa da presença de bases
fracas originárias de partículas de solo no ar, que
estão parcialmente dissolvidas nas gotículas.
 Os dois ácidos predominantes na chuva ácida são
o ácido sulfúrico, H2SO4 e o ácido nítrico, HNO3.
 Em termos gerais, a chuva ácida precipita-se
segundo a direção do vento longe da fonte dos
poluentes primários, isto é, a chuva ácida é um
problema de poluição que não respeita fronteiras
administrativas em razão do deslocamento.
Química Ambiental 24

25. Gestão Ambiental
Neutralização da chuva ácida pelo solo:
 A extensão pela qual a precipitação ácida afeta a
biota em uma dada área depende muito da
composição do solo e das rochas nesta área.
 Se a rocha é calcária, o ácido pode ser
eficientemente neutralizado, uma vez que essas
rochas são compostas de carbonato de cálcio, CaCO3,
que atua como uma base e reage com o ácido:
CaCO3(S) + H+(aq) → Ca2+(aq) + HCO3-(aq)
HCO3-(aq) + H+(aq) → H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(aq)
Química Ambiental 25

26. Gestão Ambiental
 Em contraste, áreas fortemente afetadas pela
chuva ácida são aquelas que possuem rochas de
granito ou quartzo, porque o solo dessas regiões
possui pouca capacidade de neutralizar o ácido.
 A acidez das precipitações leva à deterioração
do solo. Quando o pH do solo é diminuído,
nutrientes de plantas como os cátions potássio,
cálcio e magnésio, são trocados pelo H+ sendo
consequentemente lixiviados.
Química Ambiental 26

27. Gestão Ambiental
 Embora os níveis de emissão do dióxido de
enxofre tenham diminuído significativamente nas
últimas décadas, tanto na Europa quanto na
América do Norte, não houve uma mudança tão
grande correspondente ao pH das precipitações.
 A falta de uma redução correspondente na acidez
é atribuída a um declínio das emissões de partículas
de fuligem de chaminés e de outras partículas só-
lidas; todas elas eram alcalinas e neutralizavam uma
certa quantidade de dióxido de enxofre e de ácido
sulfúrico, do mesmo modo que o carbonato de
cálcio se comporta no solo.
Química Ambiental 27

28. Gestão Ambiental
 Dezenas de milhares de lagos nas regiões do
Escudo, tanto do Canadá como Suécia, têm se
tornado fortemente acidificados, devido à
chuva ácida que cai e escoa até eles.
 Em alguns casos, tem havido tentativas de
neutralizar a acidez com a adição calcário ou
hidróxido de cálcio, CA(OH)2, nos lagos; no
entanto, esse processo ser repetido todo ano
para manter o pH em um nível aceitável.
Química Ambiental 28

29. Gestão Ambiental
 A adição de fosfato nos lagos também pode
controlar a acidez, por estimular o crescimento
das plantas, que convertem o íon nitrato, NO3-, em
formas reduzidas de nitrogênio com consumo de
grandes quantidades de íons hidrogênio.
 últimos anos, uma nova fonte de ácido sulfúrico
apareceu nos lagos – a oxidação do enxofre em
manguezais rasos que se tornaram secos e, assim,
expostos ao ar aquecimento global.
Química Ambiental 29

30. Gestão Ambiental
Efeitos da poluição do ar nas árvores e na colheita:
 O fenômeno da deterioração das florestas foi
primeiro observado em grande escala no oeste da
Alemanha e ocorre principalmente em grandes
altitudes.
 A acidificação do solo pode lixiviar os seus
nutrientes e, como ocorre nos lagos, solubilizar o
alumínio. Esse elemento pode interferir na
absorção de nutrientes pelas árvores e outras
plantas.
Química Ambiental 30

31. Gestão Ambiental
 Aparentemente, tanto a acidez da chuva que
cai sobre as florestas quanto o ozônio
troposférico e outros oxidantes no ar aos quais
elas estão expostas apresentam um estresse
significativo para as árvores.
 Os dois fenômenos em separado não
matariam as árvores, mas quando eles são
combinados com a estiagem, temperaturas
extremas, doenças, ou ataque de insetos, as
árvores rumam-se muito vulneráveis.
Química Ambiental 31

32. Gestão Ambiental
Os efeitos de poluentes atmosféricos externos
sobre a saúde humana:
 O efeito que os poluentes têm sobre a saúde
humana não pode ser deduzido a partir de leis
gerais da biologia ou fisiologia; eles devem ser
estabelecidos experimentalmente.
 Para alguns poluentes, pode existir uma
concentração basal do poluente, ou uma
exposição abaixo da qual um particular efeito à
saúde não ocorra.
Química Ambiental 32

33. Gestão Ambiental
 Para alguns poluentes, pode existir uma
concentração basal do poluente, ou uma
exposição abaixo da qual um particular efeito à
saúde não ocorra.
 Podem existir efeitos danosos à saúde que
não se manifestam quando a exposição,
mesmo intensa, aos poluentes ocorre durante
um breve período de tempo.
 O nível de exposição a um dado poluente
variar consideravelmente de lugar para lugar.
Química Ambiental 33

34. Gestão Ambiental
 Como pode ser esperado, o maior efeito da poluição do
ar na saúde humana ocorre nos pulmões.
 Por exemplo, as pessoas asmáticas sofrem mais com a
doença quando o dióxido de enxofre, o ozônio ou a
concentração de material particulado aumenta no ar que
eles respiram. Estudo realizado nos Estados Unidos
demonstrou que os ataques de asma aumentam em 3%
para cada aumento de 10 µg/m3 no índice MP10.
 Um estudo recente na Califórnia constatou que a asma
pode ser causada pela poluição do ar, especificamente
pelo ozônio, e especialmente entre as crianças altamente
ativas, que naturalmente inalam mais ar para os pulmões.
Química Ambiental 34

35. Gestão Ambiental
 Outro gás poluente preocupante é o 1,3-
butadieno.
 Esse hidrocarboneto é conhecido como agente
tóxico no ar uma vez que existem evidências de
que causa câncer – especialmente leucemia e
linfoma do tipo não Hodgkin – e também pode
afetar negativamente a reprodução humana.
 Ele é gerado como um subproduto da queima
incompleta de combustíveis, é produzido em
incêndios florestais e também é um componente
da fumaça do cigarro.
Química Ambiental 35

36. Gestão Ambiental
Os efeitos do smog sobre a saúde humana:
 a poluição composta de fuligem e enxofre,
aumentou a taxa de mortalidade de forma expressiva,
principalmente crianças pequenas e idosos que já
sofriam de problemas brônquicos.
 A neblina produzida pela poluição do ar, reduz tanto
a intensidade da luz solar que pode diminuir a
produção de alimentos em até 30%.
 o ozônio produz irritações passageiras no sistema
respiratório, aumentando tosse, irritação nasal e da
garganta, falta de ar e dores no peito com a
respiração profunda.
Química Ambiental 36

37. Gestão Ambiental
 Uma análise de 95 centros urbanos nos Estados
Unidos descobriu que o período de altas concentrações
de ozônio aumentou a mortalidade diária cardiovascular
e respiratória em cerca de 0,5% para cada incremento
em 10 ppbv, após alguns dias de exposição contínua.
 A exposição ao ozônio também produz inúmeros
efeitos indiretos à saúde – incluindo uma diminuição na
contagem de espermatozoides.
 Um efeito antecipado do ozônio é o decréscimo na
resistência a doenças infecciosas por causa da
destruição dos tecidos do pulmão além de levar a um
envelhecimento precoce dos tecidos pulmonares.
Química Ambiental 37

38. Gestão Ambiental
 Tem-se especulado que a poluição atribuída ao
SO2 e a sulfatos causa a diminuição na resistência
ao câncer de colo de útero e mama nas pessoas
vivendo nas latitudes situadas mais ao norte.
 Finalmente, nota-se que existem alguns efeitos
positivos da poluição do ar para a saúde humana!
Por exemplo, a taxa de câncer de pele nas áreas
fortemente poluídas por ozônio é provavelmente
reduzida por causa da habilidade do gás para
filtrar o UV-B da luz solar.
Química Ambiental 38

39. Gestão Ambiental
1) Discuta a relação entre particulados da atmosfera e
neblina.
2) O que é chuva ácida? Quais são os dois ácidos que
predominam nela?
3) Usando equações químicas, explique como a chuva
ácida é neutralizada pelo calcário que está no solo.
4) Descreva os efeitos da precipitação ácida solo sobre:
(a) os níveis de alumínio dissolvido, (b) na população de
peixes, e (c) nas árvores.
5) Descreva os efeitos mais importantes dos poluentes
do ar exterior sobre a saúde.
Química Ambiental 39

40. Gestão Ambiental
“A educação sozinha não
transforma a sociedade,
sem ela tampouco a
sociedade muda”.
Paulo Freire
Química Ambiental 40