poluição atmosférica - aula 10

Prof. Gilmara Pires de Moura Palermo

Disciplina: Poluição Atmosférica

Os métodos de amostragem e técnicas de

análise servem para monitorar poluente

em ambiente aberto (outdoor), em

ambiente fechado (indoor) e em fontes

emissoras industriais, especialmente em

chaminés.

Para determinação qualitativa e

quantitativa dos poluentes atmosféricos

são utilizados métodos de amostragem

em associação com o subsequente

método de análise das substâncias ou de

misturas a ser utilizado.

Na análise qualitativa são realizadas a

caracterização química, física ou físico-química

dos elementos que constituem uma

substâncias;

Na análise quantitativa são estabelecidas

as proporções entre os elementos químicos ou

físicos identificados.

A amostragem de ar para análises físico-

químicas pode ser feita de duas formas:

1. Isolando-se uma parcela do ar local e

levando ao laboratório, ou

2. Adsorvendo-se ou solubilizando-se os

compostos de interesse em meio sólido

ou líquido.

No primeiro método de amostragem,

esse isolamento pode ser feito em um

canister de aço inoxidável, garrafa de

vidro ou um saco de plástico, como o

PVF (fluoreto de polivinila), conhecido

como Tedlar®.

canisters

No segundo método, é comum a

adsorção em carvão ativado ou polímero

sintético como meios sólidos, ou

absorção através de borbulhamento do ar

em uma solução líquida.

AMOSTRAGEM DE POLUENTES

ATMOSFÉRICOS

A AMOSTRAGEM da qualidade do ar pode ser

realizada de forma ATIVA, PASSIVA E POR

BIOINDICADORES OU BIOMONITORES.

Para a amostragem de poluentes gasosos

encontrados no ar dispõem-se de diversas

metodologias, entre as quais destacam-se:

Sistemas passivos de monitoramento

Sistemas ativos de monitoramento

Sistemas automáticos de monitoramento

Bioindicadores ou biomonitores

Amostragem Ativa – Para amostragem

utilizam-se bombas e controladores de fluxo de

ar atmosférico, NECESSITANDO DE

BATERIAS OU ENERGIA ELÉTRICA para

funcionamento (CETESB, 2010).

Pode ser contínua, descontínua e sem pré-

concentração.

Os amostradores ativos utilizam bombas de

amostragem,que são equipamentos especiais

com algumas características:

Portáteis (pois serão montadas na cintura do

trabalhador).

Fonte de energia própria (bateria recarregável, com

capacidade para pelo menos oito horas de

amostragem).

Amostragem Ativa Contínua – É baseada

na combinação automatizada dos sistemas de

amostragem e análises através de analisadores

ou monitores, tendo como vantagem os

resultados em curto espaço de tempo.

Amostragem Ativa Descontínua – São

realizadas por métodos de amostragens não

automatizados, com tempo estabelecido e

sendo as análises do material coletado

realizada em laboratório.

Amostragem Ativa Sem Pré-

Concentração – Utilizam bolsas plásticas,

canisters, tendo limitações em relação ao

volume da amostra coletado podendo ser

insuficiente no caso de baixas concentrações.

Amostragem Passiva – É definida como

aquela que NÃO UTILIZA ENERGIA

ELÉTRICA OU BATERIAS ou BOMBA DE

SUCÇÃO para forçar o ar a ser amostrado.

Muito utilizado para coleta de SO2 e MP.

Os amostradores passivos, também

denominados de monitores ou

dosímetros passivos, a coleta das

moléculas do gás de interesse presente na

atmosfera é governada pelo fenômeno de

difusão e/ou permeação molecular.

Amostrador Passivo de (SO2)

VANTAGENS DOS AMOSTRADORES

PASSIVOS: Exigem pouca manutenção, baixo custo,

fáceis de transportar, construído em forma de tubo ou

emblema, com capacidade de fixar compostos gasosos

ou vapores da atmosfera, por meio de substrato

químico, em ambientes abertos ou fechados, podendo

ser deixado em campo durante longos períodos, de

horas até meses.

Antes de se efetuar a tomada de

amostras, deve-se atentar a alguns

fatores relacionados à escolha do método

de amostragem, entre eles confiança,

exatidão, facilidade de operação e custo.

Padrão de qualidade do ar adotado pelo CONAMA n• 3/1990 e métodos

utilizados para medição da concentração do poluente:

Para material particulado vários métodos

de amostragem podem ser empregados

para avaliar a concentração de partículas

em suspensão.

De acordo com os objetivos definidos na

amostragem, podem ser utilizados métodos

mais simples, por exemplo, medidas de massa

total em suspensão e fumaça preta, até

métodos mais sofisticados, por exemplo, coleta

de partículas por frações de tamanho e

subsequente caracterização física e química.

Os métodos de amostragem mais

comumente utilizados são aqueles que

possuem como instrumentação,

amostradores do tipo High Volume

Sampler (HVS), Medium Volume Sample

(MVS) e Low Volume Sampler (LVS).

O método de amostrador de grande

volume (HVS) é usualmente aceito como

o método mais apropriado para

realização de um programa de

amostragem de PTS.

Nesse método, o ar é succionado através de um

filtro, geralmente de fibra de vidro ou outro

material relativamente inerte, não higroscópio

e que apresente baixa resistência a passagem

do ar.

O cálculo da massa é de determinado pelo

método gravimétrico.

Nesse método, a taxa de fluxo de ar succionado

é da ordem de 150 m3/dia.

O método se aplica para concentrações em

massa de PTS com tempo de coleta de 24h, com

níveis acima de 1-5 µg/m3 e partículas com

tamanho até 100 µm.

Devido ao pequeno volume de ar amostrado

não é indicado para medida de concentração de

PTS, mas para o propósito de subsequentes

análise de filtros com o PTS.

Nesse método, a taxa de fluxo de ar succionado

é da ordem de 2 m3/dia. O tamanho das

partículas entre 5-10µm.

Amostrador de partículas, portatátil, para a determinação das

concentrações de poeira no ar ambiente - para diagnóstico e

higiente industrial.

Indicado para medições de

escurecimento, análises de metais e

aerossóis secundários.

Amostrador de pequeno volume para

a determinação de fluoretos sólidos e

gasosos.

Amostrador de pequeno volume para a determinação da concentração de até 03 gases

poluentes (SO2, NO2, H2S, Amônia) no ar ambiente. (SO2 pela pararrosanilina) (SO2 pelo peróxido de

hidrogênio).

Amostrador de pequeno volume para a determinação simultânea das concentrações de fumaça (pela refletância da luz) e SO2 (pelo peróxido de hidrogênio) em suspensão no ar ambiente.

O método de pararosanilina ou

parafucsina básica é utilizado para

análise colorimétrica de SO2 no ar.

A pararosanilina é um corante vermelho,

cuja fórmula é C19H18N3Cl

O dióxido de enxofre (SO2) é absorvido do ar

em uma solução de tetracloromercurato de

potássio (TCM), formando-se um

diclorosulfitomercurato complexo, que resiste a

oxidação por oxigênio do ar.

Uma vez formado, o complexo reage com

pararosanilina e formaldeído para formar

o ácido pararosanilina metil, sulfônico,

intensamente colorido.

A absorbância da solução é medida

espectrofotometricamente.

Método da refletância da luz é utilizado

para amostragem de fumaça e SO2.

Este método tem a finalidade de medir a

refletância da luz incidente na mancha

circular formada pela fumaça retida num

filtro.

Amostrador de pequeno volume para a determinação simultânea das concentrações de fumaça (pela refletância da luz) e SO2 (pelo peróxido de hidrogênio) em suspensão no ar ambiente.

Além do amostrador, o

usuário necessitará de um

refletômetro, bem como de

calibradores, filtros

reagentes e vidraria de

laboratório.

É utilizado para determinação CO, NOx e SO2.

Os analisadores por técnicas não-dispersivas de

Infravermelhos são baseados na medição da

absorção da luz que ocorre durante a passagem

da mesma através da corrente de gases.

Para isso é utilizada uma fonte emissora e um

detector. Na fonte, são utilizados filtros ou

outros mecanismos para medir a absorção da

luz em uma faixa relativamente pequena de

comprimentos de onda, denominada “banda”.

Essa banda está centralizada em um pico de

absorção da molécula a ser medida. A luz “não

se dispersa” em todo o espectro, daí o termo

não dispersivo utilizado para este tipo de

técnica.

Alguns gases possuem bandas de

absorção que podem se sobrepor. Assim,

por exemplo, a H2O e o CO2 apresentam

bandas de absorção largas que podem

interferir com a medição de outros gases.

O espectro infravermelho para gases de uma

combustão típica de gasolina é mostrado abaixo.

É utilizado para determinação de oxidantes

fotoquímicos e NO2.

A Quimiluminescência ocorre quando é gerada

luz em uma reação química. Ex: Quando o NO

e o ozônio reagem, é gerada uma radiação

infravermelha na faixa de 500 a 3.000 nm.

A concentração de óxido nítrico é determinada

observando-se a radiação quimiluminescente

em uma região estreita da emissão total. Nessa

região, é utilizado um filtro para selecionar a

luz com comprimento de onda entre 600 e 900

nm.

O dióxido de nitrogênio não é utilizado nesta

reação, por isso deve ser reduzido a NO antes

de poder ser medido.

O NO produzido reage então com o ozônio e a

Quimiluminescência é medida para fornecer a

leitura total de NOx (NO + NO2).

O monitoramento da qualidade do ar

através de métodos físico-químicos é

bastante usual, porém, os mesmos não

permite avaliar o comportamento do

poluente no meio ambiente, ou seja, sua

ação nos organismos vivos.

É um método experimental indireto de se

verificar a existência de poluentes numa

certa área, através de organismos vivos

(plantas bioindicadoras ou

biomonitoras).

Os bioindicadores são organismos que

expressam sintomas particulares ou

respostas que indiquem mudanças em

alguma influência ambiental,

geralmente de forma qualitativa.

Organismos com íntimas relações

ecofisiológicas com a atmosfera são,

particularmente, candidatos

promissores para a bioindicação e,

consequentemente, monitoramento da

poluição do ar.

A reação das plantas ao poluente varia

com a espécie, forma de crescimento;

idade; fase da atividade da planta; vigor

da vegetal; condições climáticas;

propriedades químicas; concentração;

duração do poluente.

Como BIOINDICADORES, destacam-se os

líquens, os musgos e certas plantas superiores,

que podem apresentar alterações típicas nas

folhas, perdas foliares, redução de crescimento,

alterações nos padrões de floração, ou ainda,

alterações na frequência e abundância de

populações.

Angiospermas - É o maior grupo de

acordo com a evolução dos vegetais e

também o que tem maior número de

espécies utilizadas como bioindicadoras

da poluição atmosférica.

O Gênero Tradescantia, pertencente à

Família Commeliaceae, é bastante

utilizado como bioindicador através da

espécie Tradescantia pallida cv. Púrpura,

e dos clones 4430, KU 20, BNL 4430.

Tradescantia pallida cv. púrpura

vulgarmente conhecida como coração-

roxo, seu DNA (ácido desoxirribonucléico)

registra os poluentes e suas mudanças.

Tradescantia pallida cv. púrpura

Tillandsia usneoides - Conhecida

popularmente como barba-de-bode é uma

bromélia que têm sido utilizadas de forma

sistemática, para detectar a presença de

metais pesados no ar.

Nicotiana tabacum (tabaco) – São

utilizados como biomonitor ativo e

biomonitores passivos.

PEDROSO (2006, 60p.) utilizou a

cultivar Nicotiana tabacum “Bel W3”

como bioindicadora do ozônio na

cidade de São Paulo.

Tibouchina pulchra (manacá-da-serra) –

Serve para monitorar F.

MORAES et al. (2000,) verificaram redução

em altura, diâmetro do caule e biomassa de

folhas, ramos, raízes e razão raiz/parte

aérea, quando expostas em condições

padronizadas, em três regiões de

Cubatão/SP.

Tibouchina pulchra

Mangifera indica – Utilizada em

biomonitoramento do ar da região do polo

petroquímico Camaçari/BA,

Ex. Determinação da concentração de

enxofre foliar e alterações na anatomia

foliar.

Caesalpinia echinata - Plantas jovens foram

expostas em três regiões da cidade de São Paulo

com características de contaminação do ar.

Após quinze meses foi verificado que as plantas

apresentaram redução no crescimento em altura,

aumento do número de ramos, e redução da

biomassa de folhas, caules, raízes e planta inteira

CUNHA (2006, 62p.).

Daucus carota (cenoura) e Brassica rapa -

Sensíveis ao dióxido de enxofre (SO2).

Dentre os bioindicadores vegetais associados a um

determinado poluente atmosférico destaca-se:

Nicotina tabacum (tabaco) – Monitoramento de O3;

Tradescantia pallida cv. Purpúrea (coração-roxo) – Monitoramento de

substâncias genotóxicas;

Tibouchina pulchra (manacá-da-serra), Gladíolus sp., Citrus sinensis,

Spondias dulcis, Panicum maximum (colonião) – Monitoramento de F;

Tillandsia usneoides (barba-de-bode) – Monitoramento de metais pesados

e partículas poluentes do ar;

Daucus carta e Brassica rapa – Monitoramento de SO2;

Sphagnum sp – Monitoramento de metais, entre eles o cobre e o

arsênio.

A análise da composição dos poluentes

atmosféricos são usualmente realizadas a

partir de três diferentes tipos de análises:

Determinação da massa;

Caracterização física, e

Caracterização química.

Para determinação da massa, são

utilizadas as seguintes técnicas:

Gravimetria;

Radiometria (atenuação β);

Reflectância, e

Nefelometria (espalhamento de luz).

Existem diversos métodos de análise de

tamanhos de partículas, os quais são baseados

em diferentes técnicas analíticas:

Peneiramento;

Classificação em meio fluido;

Sedimentação;

Microscopia , e

Interferência de campo.

A análise química é uma operação

bastante complexa.

Uma grande variedade de técnicas estão

disponíveis, para identificar a

composição química dos poluentes.

Técnicas disponíveis: Fluorescência de

raios-x (XRF), análise por ativação de neutrons

(NAA), emissão de raios-x por partículas induzidas

(PIXE), espectrometria de absorção atômica

(AAS), espectrometria de emissão atômica por

plasma induzido (ICP – AES), espectrometria de

massa por plasma induzido (ICO-MS) e

cromatografia iônica (IC).