UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESP

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTOPROGRAMA
DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTALMonitora
mento da Qualidade do ArComposição da
Atmosfera, Ciclos Globais e Tempo de Vida

• Otávio Luiz Gusso Maioli
• Gilsiane Nogueira do Nascimento
• Profo Dr. Neyval Costa Reis Junior

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Sumário

• Composição da atmosfera
• Ciclos globais
• Tempo de residência de compostos na atmosfera
• Compostos contendo enxofre
• Compostos contendo nitrogênio
• Compostos contendo carbono
• Compostos contendo halogênio
• Ozônio

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Distribuição da Atmosfera
4
Distribuição de Temperatura pela Atmosfera
Lora (2002)
5
Distribuição de Temperatura pela Atmosfera

• Troposfera Camada de ar junto à terra. Possui
  altura de 15Km sobre o equador. Nessa camada a
  temperatura diminui com a altura a uma velocidade
  de 6,5C/Km. O ar mantém-se bem misturado devido
  à convecção vertical.
• Estratosfera Vai desde a tropopausa até uma
  altura de 50Km. A temperatura do ar pode ser
  constante, logo aumenta com a altura. No limite
  superior da estratosfera a temperatura do ar é de
  aproximadamente 270 K.
• Mesosfera Vai desde os 50 Km de altura até 85
  Km. A temperatura do ar diminui com a altura até
  atingir 175 K, sendo este o ponto mais frio da
  atmosfera.
• Termosfera É a camada superior da atmosfera.
  Aqui a densidade molecular é de 10-3
  moleculas/cm3. Em termos de comparação, no nível
  do mar este parâmetro tem um valor médio de 2,5 x
  109 moléculas/cm3

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Distribuição da Atmosfera de acordo com a
movimentação do ar
7
Atmosfera
Lora (2002)
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Composição da Atmosfera

• N2 78,09
• O2 20,94
• Ar 0,93
• CO2 0,0315
• Ne 0.0018
• He 0.00052
• CH4 0.00012
• Kr 0,00010
• NOx 0,00005
• H2 0.00005
• Xe 0.000008
• Vapores 0.000002
• Orgânicos

Composição do ar limpo em volume
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Ar limpo X Ar contaminado
POLUENTE CONCENTRAÇÃO (ppb) CONCENTRAÇÃO (ppb)
POLUENTE AR LIMPO AR CONTAMINADO
SO2 1 10 20-200
CO 120 1000-10.000
NO 0,01 0,05 50-750
NO2 0,1-0,5 50-250
O3 20-80 100-500
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Ciclos Globais Ciclo do Carbono
Ciclo do carbono
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Ciclos Globais Ciclo do Nitrogênio
Lora (2002)
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Ciclos Globais Ciclo do Enxofre
Lora (2002)
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Tempo de Residência / Conservação de massa
O tempo de residência nos diz em média quanto
tempo uma mólecula permanecerá na atmosfera antes
de ser removida.
Balanço de massa
Taxa de acumulação da espécie em um
volume imaginário
Taxa de introdução ou emissão da espécie
Taxa de entrada da espécie
Taxa de remoção da espécie
Taxa de saída da espécie

-
-

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Tempo de Residência / Conservação de massa


semana
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Tempo de Residência
Para composto radioativo
Para compostos com mais de dois processos de
deposição




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Tempo de Residência
Para compostos reativos OH A ? Produtos k
constante de velocidade da reação
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Tempo de Residência
Tratamento considerando tipos de fontes e
sumidouros
Pin emissões naturais Pia emissões
antropogênicas Pic reações químicas Rid
deposição seca Riw deposição úmida Ric
reações químicas Rit transporte para a
estratosfera

Pi

Ri
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Tempo de Residência
19
Tempo de Residência
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Compostos atmosféricos
1- Compostos contendo enxofre 2- Compostos
contendo nitrogênio 3- Compostos contendo
carbono 4- Compostos contendo halogênio 5-
Ozônio
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Compostos contendo Enxofre

• COS
• CS2
• (CH3)2S, CH3SH, (CH3)2S2 (compostos reduzidos
• de enxofre)
• H2S
• SO2
• SO3
• SO42-

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Compostos contendo Enxofre
23
Compostos contendo Enxofre
24
Compostos contendo Enxofre - Fontes

• Naturais
• Degradação biológica
• Emissões vulcânicas
• Oceanos
• Antropogênicas
• Queima de combustíveis fósseis
• Oxidação de minerais sulfurosos, para obtenção de
  Cu, Pb e Zn Processos de refino de petróleo
• Indústria de celulose
• Estações de tratamento de esgoto

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Compostos contendo Enxofre - Efeitos
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Compostos contendo Nitrogênio

• NO
• NO2
• N2O
• N2O3 , N2O4 , NO3 , N2O5
• PAN (CH3COOONO2)
• NH3
• Sais de NO3- , NO2- , NH4

NOx

NOy
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Compostos contendo Nitrogênio - Fontes

• Naturais
• Relâmpagos
• Atividade microbiana no solo
• Oxidação da amônia (para compostos de N em
  estado de oxidação elevado)
• Processos fotolíticos ou biológicos nos oceanos
• Antropogênicas
• Queima de combustíveis fósseis e de biomassa
• Processos químicos industriais
• Estações de tratamento de esgoto

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Compostos contendo Nitrogênio - Efeitos

• São os precursores dos oxidantes fotoquímicos,
  como ozônio e PANs (Peroxi-acetilnitratos).
• Causam decremento da capacidade pulmonar, tosse,
  desconforto no peito, aumento do número e ataques
  de asma, dores de cabeça e irritação nos olhos.
• Causa injúrias cronicas nos vegetais.
• Como todo oxidante causa aceleração na
  deterioração de materiais, principalmente
  borracha, texteis e corantes.
• O NO e o NO2 participam, juntamente com o ozônio
  troposférico, do ciclo fotoquímico básico dos
  óxidos de nitrogênio e ozônio. Este ciclo
  fotoquímico causa o aumento da concentração de
  ozônio (O3) troposférico em cerca de 100 a 200
  vezes em relação ao ar não poluído. O O3
  troposférico causa graves problemas
  respiratórios, destrói a flora e materiais
  duráveis.
• Além dos danos à saúde o NOx é ainda responsável
  pela chuva ácida e smog fotoquímico.

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Compostos contendo Carbono

• CO
• CO2
• Hidrocarbonetos
• Aldeídos
• Cetonas
• Solventes clorados
• Substâncias refrigerantes......

COVs
30
Compostos contendo Carbono - COVs
31
COVs e concentrações
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Compostos contendo Carbono - Fontes

• Naturais
• Florestas
• Pastagens
• Antropogênicas
• Veículos
• Indústria de petróleo
• Solventes
• Produção de gás natural
• Carvão (Centrais termoelétricas e indústria)

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Fontes e Dissipadores de CO
34
Fontes e dissipadores de metano (CH4)
35
Compostos emitidos pela vegetação
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Fontes (emissões vulcânicas, queimadas e queima
de carvão)
STERN (1984)
37
Compostos contendo Carbono - Efeitos
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Compostos contendo Halogênios

• Halocarbonos
• Clorofluorcarbonos (CFCs)
• Hidroclorofluorcarbonos (HCFCs)
• Hidrofluorcarbonos (HFCs)
• Perhalocarbonos
• Halons

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Característica dos Compostos contendo Halogênios

• Em geral, se referem a compostos orgânicos
• Possuem propriedades refrigerantes, propelentes e
  solventes
• São compostos altamente estáveis
• Em 1995, cerca de 85 de suas fontes eram
  antropogênicas
• Destroem a camada de ozônio (especialmente CFCs)

40
Compostos contendo Halogênios
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Ozônio
Dr. Paul Crutzen, em 1970, Instituto Max Planck,
mostrou que os óxidos de nitrogênio têmum papel
importante no controle do equilíbrio natural do
ozônio.  
Dr. Sherwood Rowland, Professor Emérito,
Departamento de Química, Universidade da
Califórnia, Irvine, cujo artigo com Dr. Mario
Molina detonou intensa pesquisa sobre o
ozônio.    
Dr. Mario Molina, MIT, publicou em 1974 comDr.
Sherwood Rowland um artigo muito comentado em
Nature sobre a ameaça dos clorofluorcarbonos
(CFCs) à Camada de Ozônio.
42
Compostos contendo Halogênios - Efeitos
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Ozônio na atmosfera
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Ozônio X NOx
45
Ozônio X Compostos de nitrogênio X HC
46
Ozônio X Compostos de nitrogênio
47
Efeitos dos poluentes na saúde humana
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Ozônio - Efeitos
Melanona maligno do dedo do Pé campanha
australiana contrao câncer.
Euglena gracilis são organismos
verdes flagelados têm forma de fuso e nadam na
sua forma alongada. Abaixo após a irradiação de
UV as célulasgiram e se dobram e então se tornam
redondas, sem poder nadar.
49
Ozônio - Efeitos
Taxas de incidência de câncer de pele sem
melanoma entre pessoas brancas naidade de 40
anos. A probabilidade de desenvolvimento de
câncer aumenta com a exposiçãoao sol e com a
tonalidade mais clara da pele.
50
Poluentes Primários e secundários na atmosfera
51
Principais fontes de poluentes atmosféricos
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Referências Bibliográficas
SEINFELD J. H. e PANDIS S. N. (1998),
Atmospheric Chemistry and Physics From Air
Pollution to Climate Change, Wiley Interscience,
USA. LORA, E. E, Prevenção e controle da
poluição nos setores energético, industrial e de
transporte 2ª ed.- Rio de Janeiro,
Interciência, 2002. STERN, A. BOUBEL,R.
TURNER, D. FOX, D. , Fundamentals of Air
Pollution Academic Press,1984. FILAYSON-PITTS,
B. J. PITTS, J. N. Chemistry of the upper and
lower atmosphere Academic Press, 2000.