Clima e Poluição Atmosférica

1. Clima e Poluição Atmosférica • atmosfera impacta os processos físicos e da vida no planeta • população: altera a atmosfera: • lançando gases e partículas, • modificando as trocas de água e energia • causando problemas imediatos e / ou de maior duração (substituição/remoção total da cobertura natural, desvio/tubulação da drenagem, estruturas verticais que barram os ventos...) • reduzindo a quantidade de água evaporada, aumentando o fluxo de calor sensível, mudando a circulação local e o ângulo de recebimento da luz solar Poluição:presença de partículas e gases em concentrações que colocam em perigo a saúde dos organismos, alterando a dinâmica ambiental e dos processos físicos

2. ar: nunca totalmente limpo: entre seus componentes, diferentes quantidades de materiais líquidos e sólidos em suspensão, que entram na atmosfera de forma natural (vulcões, queimadas) ou antropogênica (poluição) • composição da atmosfera: quimicamente estável e constante nas últimas centenas de milhões de anos • total das moléculas quimicamente reativas na atmosfera: raramente ultrapassa 10 ppmv todas as questões que envolvem o delicado balanço da vida em nosso planta (poluição/camada de ozônio, chuva ácida) são conseqüências de interações químicas que envolvem menos de 1/1000 de 1% das moléculas da atmosfera • na troposfera, os milhares de constituintes-traço da atmosfera possibilitam cerca de 170 espécies de interações químicas (muitas naturais); na estratosfera:40

3. QUÍMICA DA ESTRATOSFERA • estratosfera: concentra 90% do ozônio(O3), principal elemento reativo • presença na estratosfera: positiva absorve o excesso da radiação ultravioleta extremamente danosa • produzido quando radiação ultravioleta e constituintes menores da atmosfera (O, HO, HO2, ClO, CL, N2) desagregam a molécula de O2 • entretanto, na estratosfera ocorrem apenas no máximo 10 moléculas de O3 para cada 1 milhão de moléculas mesmo assim, o O3 facilmente interage com inúmeros constituintes da estratosfera

4. QUÍMICA DA TROPOSFERA • poluentes antropogênicos: não reagem com o nitrogênio e oxigênio da atmosfera, que são muito estáveis • poluentes: partículas maiores concentram-se próximo ao solo (gravidade); no caso de gases: maior complexidade • material particulado: diminui a penetração da luz afetando o clima por meios físicos • gases: afetam o clima por reações químicas Principais fontes de poluição • origem natural: vulcões, marinhas, pólen, queimadas, microorganismos (últimas: acentuadas pela ação humana) • origem antropogênica: processos industriais diversos (químicos, de combustão, refinamento...) nucleares ou atômicos, atividades agrárias e minerárias, etc.

5. agravamento dos episódios de poluição: a partir da Revolução Industrial alguns casos “clássicos”: • Dez. 1930: Vale de Meuse, Bélgica: grossa camada de poluição por 5 dias 63 mortos e doenças em 6000 pessoas • Out. 1948: o mesmo em Donova, Pensilvânia (EUA): 20 mortos e quase metade da população (6000 pessoas) doentes • Dez. 1952: Londres: em 5 dias, 4000 mortes (outros episódios na cidade em 1953 e 1962) • 1953,1963,1966: episódios de forte poluição em Nova York • a partir desses episódios: alguns países passaram a legislar, regulamentar e implementar tecnologias para redução da poluição. América Latina, Ásia e África eventos freqüentes. • Brasil: graves problemas com destaque para Cubatão, Criciúma (SC), etc.

6. Poluentes Primários • Material Particulado: partículas e líquidos emitidos para a atmosfera por fontes diversas (fábricas, plantas, veículos, construções, etc.). Inclui fumaças, cinzas, poeiras, pólen, esporos... Reduz a visibilidade e as menores se alojam nos pulmões e outros tecidos • Dióxido Sulfúrico (SO2): gás incolor e corrosivo originário de processos de combustão. No ar: SO3 que, em contato com a água H2SO4 (ácido sulfúrico) • Óxidos Nitrosos (NOx): vermelho-amarronzado, reduz a visibilidade. Formado quando há oxidação de componentes nitrosos ( NO NO2); altas concentrações: problemas no coração e pulmões. Em presença de umidade: HNO3 (ácido nítrico)

7. Monóxido de Carbono (CO): gás incolor, inodoro e altamente venenoso causa enjôos, reflexos retardados e compromete o transporte de oxigênio pelo sangue, podendo levar à morte Poluentes Secundários • produzidos na atmosfera quando ocorrem certas reações químicas poluentes primários em contato com a luz solar geram centenas de componentes químicos danosos (poluentes secundários) reações fotoquímicas • Ozônio (O3): na troposfera: altamente danoso formado a partir de hidrocarbonetos inexistentes na estratosfera (assim como o átomo O é inexiste na troposfera). Piores episódios de concentração de O3: verão e de dia (luz). Causa irritação nos olhos, pulmões e câncer. Compromete o crescimento de culturas agrícolas, danifica materiais (borracha, pintura, plástico), ...

8. Ácidos diversos: comprometem a saúde e causam corrosões em diversos materiais • HNO3 (ácido nítrico) • H2SO4 (ácido sulfúrico), ... Fatores meteorológicos que afetam o clima • Fatores determinantes: • quantidade de contaminantes emitidos para a atmosfera • condições atmosféricas e relação com a dispersão dos poluentes • Ventos: fortes e inconstantes: favorável atmosfera + turbulenta menos poluída (mistura maior e mais efetiva ) • ar estável: diminuição ou supressão da convecção agravamento dos episódios de poluição • altas temperaturas: maior convecção início da tarde e verão: mais favoráveis para a dispersão dos poluentes

9. ar estável: gera inversão térmica • camada de mistura bastante restrita ar mais aquecido (mais leve) acima do ar frio (denso), inibindo a convecção e aprisionando os poluentes nas camadas mais baixas da atmosfera. Ocorre no início da manhã/noite, pois o aquecimento solar favorece a instabilidade • sítios geográficos: mais ou menos favoráveis para a ocorrência do fenômeno ar frio, mais denso: drenado para vales e depressões (muitas regiões industriais do mundo instaladas em vales,como Cubatão) • domínio de anticiclone inversões de temperatura com ar mais frio e denso em menores altitudes (situação típica da cidade de São Paulo)

10. Inversão Térmica em São Paulo Inversão Térmica na Cidade do México

11. Chuva Ácida Acidez: medida através da escala de pH, sendo 7 neutro. Valores abaixo: substância ácida. Escala: logarítmica substância com pH 6 é 10 vezes mais ácida que outra com pH 7. O valor 5,6 é usado para indicar chuva ácida, sendo que esse é o valor de Ph do CO2 em equilíbrio com água destilada • queima de combustíveis fósseis vários milhões de toneladas de óxidos sulfúricos e nitrogênio sejam lançados na atmosfera/ano (só nos EUA, 45 milhões) • reações químicas alguns desses poluentes são convertidos em ácidos que precipitam na atmosfera

12. dinâmica da atmosfera chuva ácida em áreas distantes de sua origem poluentes carreados principalmente pela camadas mais altas da atmosfera (chaminés mais altas para não contaminar o ambiente local lançam produtos em níveis mais altos, onde dominam ventos mais fortes e persistentes) • efeitos da chuva ácida: • acidificação de vários lagos – a precipitação ácida lava o solo, carreando para os lagos metais tóxicos depositados no solo, intoxicando os peixes e toda a cadeia ecológica • diminuição da visibilidade • problemas de saúde diversos: asma, tosse seca, dor de cabeça, irritações nos olhos e narina. Metais tóxicos presentes na precipitação contaminam alimentos e tecidos de animais consumidos pelo homem diversos • corrosão de prédios e estátuas públicas (1967: corrosão de ponte sobre o R. Ohio, Estados Unidos, matando 46 pessoas)

13. Chuva ácida na Europa