Poluição Atmosférica: Passado, Presente e Futuro

1. Poluição Atmosférica: Passado, Presente e Futuro André Silva Pimentel Instituto de Química de São Carlos

2. 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.

3. Tipos de Poluição • Química • Radioatividade • Sol • Som • Vibração • Excesso de Informação Visual

4. Definição O que é Poluição Atmosférica? • É a liberação de substâncias químicas na atmosfera, prejudicando os ecossistemas biológicos ou os seres humanos.

5. 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?

6. Passado Quando a poluição começou? • Descobrimento do fogo Será que existem evidências? • Homens pré-históricos tinham Antracose (Escurecimento do pulmão)

7. Será que existem mais evidências? Bíblia (1400 a.C.) • Moisés relata sobre a realização de sacrifícios

8. 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”

9. 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”

10. 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

11. 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

12. 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

13. Revolução Industrial em Londres Século 17

14. 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)

15. 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)

16. 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)

17. O que aconteceu entre 1900 e 1970 nos EUA? • GM (1899) e Ford (1903)

18. Produção em Linha (Ford, 1913)

19. Origem do problema... • Popularização dos carros (1930’s) • Segunda Guerra Mundial (1940’s) • Corrida pela Industrialização (1950-1970)

20. “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

21. 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...

22. Formação de O3 e do Radical HO NO2 + h  NO + O O + O2  O3 O3+ h  O2 + O O + H2O  HO + HO

23. Mecanismo de Fotooxidação • Reações de Alcanos com Radicais Hidroxila (HO) RCH2H + HO RCH2 + H2O RCH2 + O2  RCH2O2 RCH2O2 + NO  RCH2O + NO2 RCH2O + O2  RCHO + HO2 HO2 + NO  HO + NO2

24. 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-catalítico Compostos Orgânicos Luz ultavioleta NOx Ozônio causa feridas!

25. Presente – Los Angeles (8 hs)

26. Presente – Los Angeles (10-12 hs)

27. Presente – Denver (8 hs)

28. Presente – Denver (10-12 hs)

29. Presente – Rio de Janeiro (11 hs)

30. Presente – Inversão Térmica

31. 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

32. 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

33. Ciclo Auto-catalítico X• + O3 XO• + O2 XO• + O•  X• + O2 O3 + O•  O2 + O2 Onde X = Cl•, Br• e NO•.

34. Monitoração de Poluentes • Estações meteorológicas • Balões com sondas • Aviões • Satélites • Câmaras ambientais

35. Monitoração de Poluentes via Sondas

36. Monitoração de Poluentes via Aviões

37. Câmaras Ambientais

38. EUPHORE – Espanha

39. EUPHORE – Espanha

40. SAPHIR – Alemanha

41. Câmara Ambiental – Ford

42. Câmara Ambiental – NCAR

43. Resultados – Ozônio Troposférico

44. Resultados – Ozônio Troposférico

45. Resultados – Ozônio Estratosférico

46. Resultados – Ozônio Estratosférico

47. Resultados – Ozônio Estratosférico

48. 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

49. Resultados – Queimadas nas Savanas

50. Chuva Ácida