Principais poluentes
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Universidade Federal do ABC
PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS
EN 2115 – Poluição Atmosférica
Profa. Dra. Lúcia Helena Gomes Coelho
16/02/2016
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TÓPICOS ABORDADOS
Principais compostos provenientes de emissões atmosféricas: Compostos inorgânicos de carbono (CO e CO2); Óxidos de nitrogênio; Hidrocarbonetos; Compostos orgânicos voláteis (COV); Compostos de enxofre; Material particulado; Oxidantes, ozônio
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PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS Principais componentes traço da atmosfera sem poluição comprometedora. FONTE: Brasseur et al., 1999, Brimblecombe, 1996.
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Monóxido de Carbono (CO) Processos Biogênicos; Reações químicas na Atmosfera; Emissões antropogênicas; • Processo de Combustão Incompleta (proporções abaixo da estequiometria da reação) C(biomassa, combustível, etc) + 1/2O2 CO(g) • Motores a Explosão Mal Regulados; • Descargas de Escapamentos (Rush): 50 a 100 ppm de CO.
COMPOSTOS INORGÂNICOS DE CARBONO
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COMPOSTOS INORGÂNICOS DE CARBONO
Monóxido de Carbono (CO)
Efeitos sobre a saúde humana Interferência no transporte de O2
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Dióxido de Carbono (CO2) Fontes: Processos Biogênicos: Respiração e Fermentação
COMPOSTOS INORGÂNICOS DE CARBONO
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Dióxido de Carbono (CO2) Fontes: Processos antropogênicos: Combustão Produção de energia: transporte, iluminação, aquecimento, refrigeração e processos industriais; Queima de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural,carvão etc).
COMPOSTOS INORGÂNICOS DE CARBONO
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ÓXIDOS DE NITROGÊNIO NA TROPOSFERA
Óxidos de nitrogênio têm papel fundamental nas reações químicas na
troposfera – N2O, NO e NO2
Óxido nitroso N2O
• Origem: reações microbiológicas de denitrificação do solo e de
sistemas aquáticos
C6H12O6 + 6NO3-(aq) 6 CO2(g) + 3 H2O + 6 OH- + 3N2O(g)
(biomassa)
bactéria denitrificante
ambiente anaeróbio
• N2O contribui para o efeito estufa
• Apresenta pouca reatividade e longo tempo de vida na troposfera
(~150 anos)
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ÓXIDOS DE NITROGÊNIO NA TROPOSFERA
Óxido nítrico NO
• Origem: biogênica por ação de microrganismos ou antropogênica
como produto do processo de combustão
Na combustão... temperatura ambiente
N2 (g) + O2 (g) 2 NO
22
2
pNpO
pNOK p
Kp ~10
-30
Reação praticamente não ocorre na temperatura ambiente – REAÇÃO ENDOTÉRMICA
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ÓXIDOS DE NITROGÊNIO NA TROPOSFERA
Óxido nítrico NO
Na combustão... no motor dos veículos (~1700 oC)
N2 (g) + O2 (g) 2 NO
22
2
pNpO
pNOK p
Kp = 10
-4,5
Reação pode ocorrer com formação significativa de NO Por que, quando em contato com o ambiente, a reação reversível não é favorecida (quebre em N2 e O2)? Elevada energia de ativação!!!
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ÓXIDOS DE NITROGÊNIO NA TROPOSFERA
Dióxido de nitrogênio NO2
O NO presente no ar é gradualmente oxidado para formar NO2
A presença de grandes quantidades de NO2 no ar confere uma coloração amarelada
NO + NO2 = NOx
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HIDROCARBONETOS (HC)
Origem: evaporação dos derivados de petróleo, combustão incompleta, emissões biogênicas
Ex.: metano, etano, propano, butano, hexano, benzeno
Hidrocarbonetos mais reativos possuem C=C Reações de adição Áreas verdes emitem grandes quantidades de alcenos. Arbustos emitem isopreno (2-metil-1,3-butadieno) e coníferas emitem pineno e limoneno
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COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS (COV)
Aldeídos, cetonas, solventes clorados, substâncias refrigerantes
Ex.: clorofórmio, formaldeído, acetona, acetaldeído
As fontes antropogênicas dos COVs são processos industriais (46%) e o transporte automotivo (30%).
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COMPOSTOS DE ENXOFRE
Na atmosfera o enxofre encontra-se em diversos estados de oxidação:
Ex.: COS = carbonil sulfeto, CS2 = sulfeto de carbono, (CH3)2S = dimetil sulfeto, H2S = sulfeto de hidrogênio, SO2 = dióxido de enxofre, SO4
-2 = sulfatos
As fontes naturais de compostos de enxofre são a degradação biológica, as emissões vulcânicas e os oceanos. Solos ricos em enxofre constituem também uma fonte natural de H2S.
O SO2 é um gás incolor com odor irritante. É altamente solúvel em água, sendo esta propriedade a base da formação de chuvas ácidas (ácido sulfúrico ao contato com a água).
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MATERIAL PARTICULADO • Emissões atmosféricas não-gasosas; • Partículas dispersas na atmosfera (natureza abiótica e bióticas); • Tamanho (): 0,002 a 100 m (material particulado grosso); 0,0001 a 0,001 m (partículas inaláveis) • Dispersão Dispersante (Ar) Disperso (Particulado)
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Fontes de material particulado na atmosfera: Processos físicos naturais Formação de nevoeiros, neblina, cerrações, etc; Rebentação das ondas do mar (aerossóis marinhos); Atividade vulcânica; Origem biogênica (pólen, microrganismos, dispersão de sementes etc)
MATERIAL PARTICULADO
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MATERIAL PARTICULADO
Fontes de material particulado na atmosfera: Fontes antropogênicas: Processos industriais, atividades mineradoras e extrativistas, combustão etc
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OXIDANTES NA ATMOSFERA
Principais oxidantes: O3, H2O2, HO, HO2, NO3 e nitrato de peroxiacetila (PAN)
O3 tem destaque especial início de todas as cadeias primárias que ocorrem na atmosfera
Formação do radical HO
1. Fotólise do ozônio
O3 + hn → O2 + O*
O* + H2O → 2HO
Radical HO é muito reativo (tempo de vida ~1s)
“limpador atmosférico”
2. Fotodecomposição de compostos carbonílicos
HCHO + 2 O2 + hn → 2 HO2 + CO
HO2 + NO → NO2 + HO
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QUÍMICA DO RADICAL HO
Possíveis reações químicas do radical HO na atmosfera. FONTE: Lenzi & Favero, 2009.
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OZÔNIO
Não é emitido diretamente para a atmosfera, mas é gerado por processos fotoquímicos;
Vilão ou Herói?
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Ozônio Estratosférico: concentrações na ordem de ppm
Age como filtro de radiação ultravioleta
Ozônio Troposférico: concentrações na ordem de ppb
Age como poluente
OZÔNIO
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ATENÇÃO!!!!
Atividade complementar #1 no site Entrega: 23/02/2016