Definição
Poluição atmosférica significa uma introdução antropogénica, directa ou indirectamente, de substâncias ou energia para o ar, resultando em efeitos prejudiciais de modo a pôr em perigo a saúde humana, danos nos recursos vivos e nos ecossistemas assim como nos bens materiais, pôr em risco ou prejudicar os valores estéticos e as outras legítimas utilizações do ambiente.
A influência dos contaminantes, ou substâncias poluentes, no grau de poluição depende da sua composição química, Concentração na massa de ar ou mesmo dependendo das condições climatéricas, que podem influenciar a sua dissipação, ou os mecanismos reaccionais que podem dar origem a novos poluentes.
História
A poluição é geralmente encontrado em cidades pré-industriais, onde as pessoas queimam madeira e trabalham em artesanato e indústria.Já no século V a.C., Hipócrates observa o efeito dos alimentos, da ocupação e, sobretudo, do clima nas doenças, escrevendo o livro Ar, água e lugares, onde fala da importância do clima, as diferente propriedades do ar em função de diferentes ventos e da qualidade do ar e da água
Posteriormente, outra referência surge em 61 a.C., através de Séneca, que afirma: "mal deixei o ar pesado de Roma para trás e o mau cheiro do fumo das chaminés … que derramam vapor pestilento e fuligem… senti uma alteração do meu humor" Em 1257, a Rainha Leonor de Provença é forçada a deixar o Castelo de Nottingham devido a faltas de ar causadas pelos intensos fumos de carvão.
Mais tarde, em 1558 A Rainha Isabel I de Inglaterra e Escócia proibiu a queima de carvão durante as Sessões do Parlamento por ser alérgica aos fumos libertados.
No século seguinte, em 1661, John Evelyn escreve "Fumifugium, or the Inconvieniencie of the Aer and the Smoake of London Dissipated", onde retrata o nível de poluição que afectava a capital inglesa, e propunha medidas mitigadoras, como limitar o uso de carvão, relocalizar as indústrias, desenvolver novos combustíveis ou mesmo plantar corredores verdes ao longo da cidade.
Contudo, os problemas persistiram e com a revolução industrial um novo fôlego ocorreu no campo da poluição atmosférica. De facto, a combustão de carvão aumentou mais de 100 vezes no século XIX na Grã-Bretanha, tendo sido tentado por inúmeras vezes estabelecer critérios de emissões poluentes.
Já no século XVIII, nos Estados Unidos surgem as primeiras leis municipais que visam reduzir a poluição atmosférica de fábricas, ferrovias e navios.
Em 1896, o químico Sueco Svante August Arrhenius desenvolve um estudo sobre os efeitos do dióxido de carbono na atmosfera, prevendo um aumento da temperatura global na ordem dos 12 °C caso se duplique a concentração de CO2 no trabalho " On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground."
Nos Estados Unidos, em 1954, a visibilidade é reduzida drasticamente pela densa camada de smog em Los Angeles, estando na origem de cerca de 2000 acidentes rodoviários num único dia.
Um dos maiores desastres (senão o maior) de todos os tempos causados pela poluição atmosférica ocorreu em Bhopal, na Índia, em 1984, quando uma nuvem tóxica originária de uma fábrica de pesticidas atingiu a cidade, causando a morte de 20 000 pessoas e deixando feridas ou com problemas de saúde outras 120 000 pessoas
Poluentes
Os contaminantes do ar provêm de diversas fontes, como fábricas, centrais termoeléctricas, veículos motorizados, no caso de emissões provocadas pela actividade humana, podendo igualmente provir de meios naturais, como no caso de incêndios florestais, ou das poeiras dos desertos. Os poluentes são normalmente classificados como primários ou secundários Poluentes primários são os contaminantes directamente emitidos no ambiente como no caso dos gases dos automóveis, e os secundários resultam de reacções dos poluentes primários na atmosfera. Neste caso, o ozono troposférico (O3), resultante de reacções fotoquímicas entre os óxidos de azoto, monóxido de carbono ou compostos orgânicos voláteis (COV).
Principais poluentes primários
Óxidos de enxofre (SOx)
Os óxidos de enxofre, em especial o dióxido de enxofre, SO2 são maioritariamente emitido por vulcões, produzido em grande escala por processos industriais e pelo tráfego de veículos a motor. O enxofre é um composto abundante no carvão e petróleo, sendo que a combustão dos mesmos emite quantidades consideráveis de SO2. A contribuição dos veículos motorizados é variável, sendo responsáveis por valores na ordem dos 80% da emissão de NOx em Auckland, na Austrália,e cerca de 50% no Canadá e na União europeia.
Na atmosfera, o SO2 dissolve-se no vapor de água, formando um ácido que interage com outros gases e partículas ai presentes, originando sulfatos e outros poluentes secundários nocivos. Uma maior oxidação de SO2, normalmente na presença de um catalisador, como NO2, forma H2SO4 e, assim, a chuva ácida. Esta é uma das causas de preocupação sobre o impacto ambiental da utilização destes combustíveis como fontes de energia.
Óxidos de azoto (NOx)
Os óxidos de azoto, em especial o dióxido de azoto (NO2) são emitidos a partir de combustão a altas temperaturas, e do sector rodoviário. A maior parte do dióxido de azoto na atmosfera é formada a partir da oxidação do óxido nítrico (NO). É um forte oxidante que reage no ar para formar corrosivo ácido nítrico, bem como a nitratos orgânicos tóxicos. Também desempenha um papel importante na atmosfera com reacções que produzem ozono ao nível do solo ou smog. Uma vez que o dióxido de azoto é um poluente relacionados com o tráfego, as emissões são geralmente mais elevadas nas zonas urbanas. A média anual das concentrações de dióxido de azoto em áreas urbanas está geralmente no intervalo 10-45 ppb, e menor nas zonas rurais. Os níveis variam consideravelmente ao longo do dia, com picos ocorrendo geralmente duas vezes por dia como uma consequência da hora de ponta do Tráfego. As concentrações podem ser tão elevados como 200 ppb.
Monóxido de carbono (CO)
O monóxido de carbono é um produto por combustão incompleta de combustíveis como o gás natural, carvão ou madeira. Na presença de um suprimento adequado de O2 mais monóxido de carbono produzido durante a combustão é imediatamente oxidado a dióxido de carbono (CO2). Os maiores níveis de CO geralmente ocorrem em áreas com tráfego intenso congestionado. Nas cidades, 85 a 95 por cento de todas as emissões de CO geralmente são provenientes do escape dos veículos a motor. Outras fontes de emissões de CO incluem processos industriais, queima residencial de madeira para aquecimento, ou fontes naturais, como incêndios florestais. Os fogões a gás e os fumos de cigarro são as principais fontes de emissões de CO em espaços interiores.
Compostos Orgânicos Voláteis (COV)
Os compostos orgânicos voláteis (COV) são produtos químicos orgânicos que facilmente evaporam à temperatura ambiente, como o metano, benzeno, xileno, propano e butano.São chamados orgânicos porque contêm o elemento carbono nas suas estruturas moleculares, e são de especial preocupação, pois na presença do sol, sofrem reacções fotoquímicas que podem originar ozono ou smog.
Partículas finas ou inaláveis
As partículas finas, ou inaláveis, são uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas, presentes na atmosfera, líquidos ou sólidos, como poeira, fumaça, fuligem, pólen e partículas do solo O tamanho das partículas está directamente ligado ao seu potencial para causar problemas de saúde, sendo classificadas de acordo com o seu tamanho: PM10 - partículas com diâmetro equivalente inferior a 10μm, e PM 2,5, para partículas com diâmetro equivalente inferior a 2,5μm. As fontes primárias mais importantes destas substâncias são o transporte rodoviário (25%), processos de não-combustão (24%), instalações de combustãopulmão e causar sérios danos na saúde. industriais e processos (17%), combustão comercial e residencial (16%) e o poder público de geração (15%). As partículas com menos de 10 micrómetros (μm) de diâmetro pode penetrar profundamente no
Poluentes tóxicos
Os poluentes atmosféricos tóxicos, são os poluentes que são conhecidos ou suspeitos de serem uma séria ameaça para a saúde humana e o ambiente.[37] Na lista de poluentes tóxicos, constam dioxinas, amianto, tolueno e metais como cádmio, mercúrio, cromo e compostos de chumbo. A exposição a poluentes tóxicos podem produzir vários efeitos a curto prazo e, ou efeitos crónicos, a longo prazo. Os efeitos agudos incluem irritação dos olhos, náuseas, ou dificuldade em respirar, enquanto os efeitos crónicos incluem danos aos sistemas respiratório e nervoso, defeitos de nascimento, efeitos reprodutivos e cancro. O tipo e a gravidade do efeito é determinado pela toxicidade do poluente, a quantidade de poluentes, a duração e a frequência de exposição, e da saúde geral e nível de resistência ou susceptibilidade da pessoa exposta.
Principais poluentes secundários
Os poluentes secundários são resultantes de transformações físicas e químicas na atmosfera, por parte de poluentes primários
- Partículas finas formadas a partir de gases poluentes primários e compostos do nevoeiro fotoquímico.Uma parte é formada por reacções químicas entre compostos da atmosférica, formando aerossóis, ou então resultam do choque entre vários compostos atmosféricos, formando partículas de maiores dimensões
- Ozono troposférico (O3) formado por reacções químicas entre o NOx e COV's O ozono provoca vários problemas de saúde, nomeadamente dores torácicas, tosse e irritação da garganta, causando ainda vários danos nas plantas e restantes seres vivos As reacções químicas envolvidas na formação de ozono troposférico são uma série de ciclos complexos em que o monóxido de carbono e compostos orgânicos voláteis são oxidados ao vapor de água e dióxido de carbono, através de reacções químicas e fotoquímicas
Fontes de Poluição
As fontes de poluição atmosférica são variadas e classificadas como antropogénicas ou naturais, dependendo das causas das suas emissões, ou de acordo com a sua especificidade e dispersão territorial e temporal.
Impactes na saúde humana
A poluição atmosférica causa impactes negativos na saúde humana, cujo grau de incidência e de perigosidade depende do nível de poluição, assim como dos poluentes envolvidos. Os problemas com maior expressão são ao nível do sistema respiratório e cardiovascular. Estudos recentes mostram que crianças sujeitas a níveis elevados de poluição atmosférica têm maior prevalência de sintomas respiratórios, sofrem uma diminuição da capacidade pulmonar com um aumento de episódios de doença respiratória, podendo mesmo fazer aumentar o absentismo nas escolas, assim como a capacidade de concentração.[51][52]
Estudos efectuados em três países, Áustria, França e Suíça, demonstra que a poluição atmosférica é responsável por 6% das mortes ocorridas anualmente no conjunto desses países, sendo que metade das mortes se deve á poluição rodoviária. Alerta ainda para o facto de 4 000 pessoas morrerem por ano devido aos efeitos da poluição atmosférica, e que cerca de 25 000 dos casos de ataque de asma anuais têm como origem precisamente na exposição aos poluentes atmosféricos. Tudo isto causa impactos nas finanças, sendo que os esforços do sistema de saúde ronda 1,7 % do seu PIB.Já nas grandes cidades da Ásia e América do Sul, provoca vitimas de problemas respiratórios e cardíacos, infecções pulmonares e cancro, sendo o valor de vitimas mortais a rondar os 2 milhões. Estas cidades albergam cerca de metade da população mundial, esperando-se que atinja os dois terços em meados de 2030.
Impactes no ambiente
Os impactes ao nível do ambiente podem ser a uma escala local, regional ou global, dependendo do tipo de poluição e das características ambientais.
Acidificação da atmosfera e chuvas ácidas
A principal causa da acidificação é a presença na atmosfera terrestre de gases e partículas ricos em enxofre e azoto reactivo cuja hidrólise no meio atmosférico produz ácidos fortes. Assumem particular importância os compostos azotados (NOx) gerados pelas altas temperaturas de queima dos combustíveis fósseis e os compostos de enxofre (SOx) produzidos pela oxidação das impurezas sulfurosas existentes na maior parte dos carvões e petróleos. Os efeitos ambientais da precipitação ácida levaram à adopção, pela generalidade dos países, de medidas legais restritivas da queima de combustíveis ricos em enxofre e obrigando à adopção de tecnologias de redução das emissões de azoto reactivo para a atmosfera.
Escurecimento global
O escurecimento global é um fenómeno atmosférico caracterizado pela redução da visibilidade e luminosidade. Pensa-se que tenha sido causado por um aumento da quantidade de aerossóis atmosféricos, como o carbono negro, devido a emissões antropogénicas. Este efeito variava com a localização, mas estudos apontam para que a nível mundial a redução ocorrida foi da ordem dos 4% entre 1960 e 1990. Esta tendência inverteu-se na década de 1990. O escurecimento global interfere com o ciclo hidrológico por via da redução da evaporação e pode ter estado na origem de secas ocorridas em várias regiões. Por outro lado, o escurecimento global cria um efeito de arrefecimento que poderá ter mascarado parcialmente os efeitos dos gases do efeito estufa no processo de aquecimento global.
Destilação global
A Destilação global é um processo geoquímico pelo qual certos produtos químicos, principalmente os poluentes orgânicos persistentes (POPs), são transportados das zonas mais quentes para as regiões mais frias da terra. O conceito permite explicar as elevadas concentrações de POP encontrados no Árctico, sem serem produtos usados localmente.
Produtos químicos como os POPs, quando lançados no ambiente, podem sofrer evaporação, dependendo da temperatura ser mais ou menos favorável. Estes compostos podem então ser transportados pelo vento, ou dissolverem-se nas gotículas de água que formam as nuvens e serem transportados a longas distancias, especialmente nos casos onde o transporte atmosférico se dá em altitude. Quando a temperatura desce, ou ocorre a precipitação dessas massas de ar, ocorre a condensação desses compostos, que assim são removidos da atmosfera, podendo contaminar os solos e linhas de água
Efeito de estufa
O efeito de estufa é um processo que ocorre quando uma parte da radiação solar reflectida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera, retendo o calor em vez de ser libertado da atmosfera, causando o aumento da temperatura da mesma. O efeito de estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância pois, sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir, contudo variações bruscas causam alterações drásticas, reduzindo a capacidade de adaptação do sistema ecológico.[69] Os gases de estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), Óxido nitroso (N2O), CFC´s (CFxClx)) absorvem alguma radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30 °C mais quente do que estaria sem a presença dos gases de estufa.
Este efeito foi descoberto por Joseph Fourier em 1824, com a primeira demonstração fiável feita por John Tyndall em 1858, e relatada quantitativamente pela primeira vez por Svante Arrhenius em 1896.
Redução da camada de ozono
O ozono (O3) atmosférico localiza-se essencialmente a altitudes entre 10 a 50 km acima da superfície terrestre, observando-se as maiores concentrações a altitudes aproximadamente entre 15 e 35 km, formando a conhecida camada de ozono. Actuando como barreira para radiações nocivas a vida ao absorver parte da radiação ultravioleta, a diminuição da camada de ozono pode permitir que estas radiações causem danos nocivos ou letais nos seres vivos, saúde humana e no ambiente em geral.
Ao longo dos últimos 25 anos, tem-se verificado uma diminuição da camada de ozono que protege o planeta das radiações ultravioleta indesejadas. Em 1977, cientistas britânicos detectaram pela primeira vez a existência de um buraco na camada de ozono sobre a Antártida. Desde essa descoberta, estudos indicam que a camada de ozono está a diminuir de espessura, especialmente nas regiões polares, tendo-se posteriormente descoberto que esta diminuição se devia a foto-dissociação dos clorofluorocarbonetosProtocolo de Montreal, que entrou em vigor no dia 1 de Janeiro de 1989 e ainda hoje é considerado como um exemplo de tratado internacional bem sucedido. (CFC's), levando a comunidade internacional a adoptar o
Tecnologias de controlo
Existem várias tecnologias de controle da poluição atmosférica e estratégias disponíveis para reduzir a poluição do ar, sendo os mais utilizados na industria e sector automóvel, para redução da emissão de poluentes as seguintes tecnologias:
- ciclones de poeiras. São separadores mecânicos de partículas, onde o gás com partículas é forçado a girar de forma ciclónica, fazendo com que através da diferença de massa entre as partículas e o gás, estas movam-se em direcção a parte externa do vórtice, podendo então ser recolhidas.
- Precipitador electrostático - equipamentos industriais, utilizados na recolha de material particulado de gases de exaustão. Operam carregando electrostaticamente as partículas e depois captando-as por atracção electromagnética. São máquinas de elevado custo e consumo energético, porém, de alta eficácia.[77][78]
- Carvão activado - Os filtros de carvão activado são normalmente utilizados na purificação de gases, para remover vapores de óleos, cheiros, e outros hidrocarbonetos do ar. O carvão activado é uma forma de carbono que foi transformado para torná-lo extremamente porosa e, portanto, a ter uma grande área disponível para adsorção ou reacções químicas.[79][80]
- Conversor catalítico - dispositivo usado para reduzir a toxicidade das emissões dos gases de escape de um motor de combustão interna. Introduzido nos Estados Unidos da América a partir de 1975 de forma a que fosse comprida a Legislação exigida pela EPA sobre emissões de gases nocivos
- Biofiltros - consistem na aplicação de microorganismos incluindo bactérias e fungos que são imobilizados no biofilme para degradar os compostos poluentes.Estes microorganismos vão oxidar a matéria a CO2 e H2O eliminando assim os compostos indesejados. É particularmente utilizado no controlo de COV´s, H2S, odores e amoníacos.
Factores de emissão
| Factores de emissão dos combustíveis mais usados | |||
|---|---|---|---|
| Combustível | Energia térmica | Energia eléctrica | |
| kg(CO2)/GJ | kg(CO2)/kWh | ||
| Carvão | 88 | 0.955 | |
| Óleo | 73 | 0.893 | |
| Gás natural | 51 | 0.599 | |
O factor de emissão é a relação entre a quantidade de poluição gerada e a quantidade de matéria prima Estes factores servem para calcular uma estimativa das emissões provenientes de várias fontes de poluição do ar. Na grande maioria dos casos, estes factores são médias de todos os dados disponíveis de qualidade aceitável, e é geralmente cientifica e politicamente aceite que é representante da média de longo prazo para todas as instalações na fonte da categoria. Estes valores são geralmente expressos como o peso de poluente dividido por uma unidade de peso, volume, distância ou duração da actividade de emissão do poluente. transformada ou queimada, de acordo com a sua especificidade.
Modelização de dispersão atmosférica
A modelização de dispersão atmosférica consiste numa simulação de como os poluentes atmosféricos se propagam e dispersam, recorrendo-se a sistemas computorizados que através da resolução de equações matemáticas, numéricas e algoritmos que simulam o comportamento dos mesmos, de acordo com os conhecimentos actuais. Os modelos de Dispersão permitem estimar ou prever o comportamento de poluentes atmosféricos emitidos por uma determinada fonte, como uma unidade industrial, ou a poluição gerada pelo Tráfego automóvel. Os sistemas de modelização permitem não só prever a direcção, sentido ou velocidade, como as reacções químicas que podem surgir. Tornam-se úteis não só na identificação dos emissores de focos de poluição, como na gestão de efluentes gasosos e de qualidade do ar.
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