disciplina: aca 225 - licenciatura em geociências

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Disciplina: ACA 225 - Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Licenciatura em Geociências Geociências Prof Fabio L T Prof Fabio L T Gonçalves Gonçalves E-mail: E-mail: [email protected] [email protected] .br .br

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Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências. Prof Fabio L T Gonçalves E-mail: [email protected]. Objetivos Proporcionar aos estudantes uma visão do ensino de ciências da Terra através da aplicação dos conceitos dos diversos campos da Física e sua manipulação matemática. . - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Disciplina: ACA 225 - Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências Licenciatura em Geociências

Prof Fabio L T GonçalvesProf Fabio L T Gonçalves

E-mail: E-mail: [email protected]@model.iag.usp.br

Page 2: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Objetivos Objetivos – Proporcionar aos estudantes uma visão do ensino de ciências Proporcionar aos estudantes uma visão do ensino de ciências

da Terra através da aplicação dos conceitos dos diversos da Terra através da aplicação dos conceitos dos diversos campos da Física e sua manipulação matemática. campos da Física e sua manipulação matemática. 

EmentaEmenta

Page 3: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Formação da atmosfera e Formação da atmosfera e do oceanodo oceano

As teorias sobre como se formaram a As teorias sobre como se formaram a atmosfera e o oceano devem começar atmosfera e o oceano devem começar com a teoria da origem do planeta Terra.com a teoria da origem do planeta Terra.

~ 4,6 bilhões de anos (4,6 Ga)~ 4,6 bilhões de anos (4,6 Ga)

Acresção de planetesimaisAcresção de planetesimais

Choque com um planeta proximo ao Choque com um planeta proximo ao tamanho de Marte e formação da Luatamanho de Marte e formação da Lua

Page 4: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

http://zebu.uoregon.edu/internet/l2.html

Page 5: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

TERRATERRA Heterogênea e dinâmicaHeterogênea e dinâmica

Sucessivas diferenciações após a acresçãoSucessivas diferenciações após a acresção

1- Fusão do Fe e formação do núcleo terrestre1- Fusão do Fe e formação do núcleo terrestre

2- início do vulcanismo e da tectônica de placas 2- início do vulcanismo e da tectônica de placas

(sucessivas fusões e solidificações de materiais do (sucessivas fusões e solidificações de materiais do

manto) formando a crosta continental e oceânica e manto) formando a crosta continental e oceânica e

as “esferas fluidas” atmosfera e hidrosferaas “esferas fluidas” atmosfera e hidrosfera

3- Água na Terra e as marés3- Água na Terra e as marés

Page 6: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

A primeira atmosfera (se é A primeira atmosfera (se é que existiu...):que existiu...):

Composição: provavelmente HComposição: provavelmente H22 e He e He (materiais mais abundantes no Sistema Solar) (materiais mais abundantes no Sistema Solar)Esses gases são relativamente raros na Esses gases são relativamente raros na atmosfera da Terra comparados a outras atmosfera da Terra comparados a outras localidades no universo e, possivelmente foram localidades no universo e, possivelmente foram perdidos para o espaço no início da história da perdidos para o espaço no início da história da Terra devido ao fato de que a gravidade terrestre Terra devido ao fato de que a gravidade terrestre não ser intensa o suficiente para reter os gases não ser intensa o suficiente para reter os gases mais leves e pela intensa radiação solar.mais leves e pela intensa radiação solar.Kasting, 1993Kasting, 1993

Page 7: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Atmosfera SecundáriaAtmosfera Secundária

Gerada a partir dos compostos voláteis contidos Gerada a partir dos compostos voláteis contidos nos planetesimais a partir dos quais a Terra foi nos planetesimais a partir dos quais a Terra foi formada.formada.A liberação destes compostos voláteis foram A liberação destes compostos voláteis foram provocadas por:provocadas por:– Impactos entre planetesimais (durante o período de Impactos entre planetesimais (durante o período de

acresção que durou entre 10 a 100 milhões de anos)acresção que durou entre 10 a 100 milhões de anos)– Erupções vulcânicas (iniciado no período de Erupções vulcânicas (iniciado no período de

diferenciação)diferenciação)Kasting, 1993Kasting, 1993

http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/first_billion_years/first_billion_years.htmllectures/first_billion_years/first_billion_years.html

Page 8: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

A segunda atmosferaA segunda atmosferaProduzida pela emissão de gases de atividade Produzida pela emissão de gases de atividade vulcânica.vulcânica.Os gases emitidos por três vulcões hoje são Os gases emitidos por três vulcões hoje são mostrados na tabela abaixo (%):mostrados na tabela abaixo (%):

Além disso também eram emitidos NAlém disso também eram emitidos N22 , CH , CH44 e H e H22

Nota-se que não há emissão de ONota-se que não há emissão de O22 (oxigênio livre) (oxigênio livre)http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/first_billion_years/http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/first_billion_years/

first_billion_years.htmlfirst_billion_years.html

Page 9: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição Atmosférica de Composição Atmosférica de outros planetasoutros planetas

Page 10: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Origem dos oceanosOrigem dos oceanos

Ao final do período de acreção, com o Ao final do período de acreção, com o resfriamento da superfície da Terra (há resfriamento da superfície da Terra (há 4,6 Ga), o vapor d’água contido na 4,6 Ga), o vapor d’água contido na atmosfera pôde condensar, formando um atmosfera pôde condensar, formando um oceano (Kasting, 1993) que cobria a Terra oceano (Kasting, 1993) que cobria a Terra inteira, ou seja, não exitiam os inteira, ou seja, não exitiam os continentes (Suguio e Suzuki, 2003).continentes (Suguio e Suzuki, 2003).Há teorias que consideram que parte da Há teorias que consideram que parte da água veio de outros corpos celestes que água veio de outros corpos celestes que impactaram na Terra.impactaram na Terra.

Page 11: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

APÓS A DIFERENCIAÇÃO APÓS A DIFERENCIAÇÃO INTERNAINTERNA

T do planeta T do planeta

condensação de Hcondensação de H22O com absorção de COO com absorção de CO22

enriquecimento relativo em Nenriquecimento relativo em N22

início do ciclo da água, carregando para os início do ciclo da água, carregando para os oceanos o COoceanos o CO22 da atmosfera e o Ca do da atmosfera e o Ca do intemperismo das rochas da crosta intemperismo das rochas da crosta continental, continental, deposição de calcários nos fundos marinhos deposição de calcários nos fundos marinhos

Page 12: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Origem da vidaOrigem da vida

Grandes impactos terminaram há ~3,8 Grandes impactos terminaram há ~3,8 Ga. (um grande impacto poderia evaporar Ga. (um grande impacto poderia evaporar completamente o oceano, esterilizando o completamente o oceano, esterilizando o planeta)planeta)Há evidências da presença de Há evidências da presença de estromatólitos estromatólitos (do grego(do grego strôma strôma, "o que , "o que cobre" ou "tapete", e cobre" ou "tapete", e líthoslíthos, pedra), , pedra), formado por bacteriasformado por bacterias há 3,5 -3,7 Ga. há 3,5 -3,7 Ga. Assim, a vida deve ter se originado entre Assim, a vida deve ter se originado entre 4 e 3,5 Ga.4 e 3,5 Ga.

Page 13: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição e Evolução Composição e Evolução da Atmosferada Atmosfera

T T ppt do vapor d´água ppt do vapor d´água a a

atmosfera torna-se suficientemente atmosfera torna-se suficientemente

transparente (há mais de 3,5 Ga) transparente (há mais de 3,5 Ga) a a

luz solar começa a chegar com mais luz solar começa a chegar com mais

intensidade à superfícieintensidade à superfície

Page 14: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

E o oxigênio?E o oxigênio?

Uma importante questão é como foi Uma importante questão é como foi processada a adição de Oprocessada a adição de O22 livre na livre na atmosfera, que hoje é da ordem de atmosfera, que hoje é da ordem de ~21%.~21%.

A produção do oxigênio:A produção do oxigênio:

1.1. Dissociação fotoquímicaDissociação fotoquímica

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1. Dissociação fotoquímica

• A fotólise do vapor d´água e do dióxido de carbono, por radiação ultravioleta e possivelmente relâmpagos, produzem hidroxila (OH) e oxigênio atômico, respectivamente, que, então, se recombinam, produzindo oxigênio em pequenas quantidades. Este processo produziu oxigênio na atmosfera primitiva antes do processo de fotossíntese se tornar dominante.

• Os átomos de hidrogênio formados nestas reações são leves e uma pequena fração escapa para o espaço, possibilitando um pequeno acúmulo de O2.

http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/samson/evolution_atm/index.html#evolution

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2. Fotossíntese2. FotossínteseA maior produção de oxigênio se deu pelo processo de A maior produção de oxigênio se deu pelo processo de fotossíntese: fotossíntese:

6CO6CO22 + 6H + 6H22O <--> CO <--> C66HH1212OO66 + 6O + 6O2 2

Onde o dióxido de carbono e água, na presença de luz, Onde o dióxido de carbono e água, na presença de luz, produzem matéria orgânica e oxigênio. produzem matéria orgânica e oxigênio. Inicialmente, este processo foi realizado pelas Inicialmente, este processo foi realizado pelas cianobactérias (microorganismos que têm estrutura cianobactérias (microorganismos que têm estrutura celular que corresponde a célula de uma bactéria. São celular que corresponde a célula de uma bactéria. São fotossintetizadoras, apresentando fotossistemas, mas fotossintetizadoras, apresentando fotossistemas, mas sem estar organizados em cloroplastos, como as plantas).sem estar organizados em cloroplastos, como as plantas).

fotossíntese fotossíntese grande consumo de CO grande consumo de CO22 da atmosfera e da atmosfera e liberação de Oliberação de O22 em quantidade em quantidade ((primeiro lixo da primeiro lixo da biosferabiosfera))

Page 17: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

EstromatólitosEstromatólitosEstromatólito do Proterozóico Inferior, BolíviaEstromatólito do Proterozóico Inferior, Bolívia

Uma das definições mais aceitas atualmente caracteriza os estromatólitos como estruturas organo-sedimentares produzidas pelo aprisionamento, retenção e/ou precipitação de sedimentos resultante do crescimento e da atividade metabólica de microorganismos, principalmente cianofíceas (“algas” verdes-azuis, bacterias)Walter, M. R. 1976. Glossary of selected terms. In Walter, M. R. (ed.), Stromatolites. Developments in Sedimentology, 20: 687-692.

Page 18: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Estromatólito atual AustraliaEstromatólito atual Australia

Page 19: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

EstromatólitosEstromatólitosEstromatólitos (desde 3,7 Ga): testemunhos da atividade Estromatólitos (desde 3,7 Ga): testemunhos da atividade

de cianobactérias, fotossintetizadoras, que provocam a de cianobactérias, fotossintetizadoras, que provocam a

precipitação de CaCOprecipitação de CaCO33 (há equivalentes atuais na Austrália (há equivalentes atuais na Austrália

e na Flórida etc.).e na Flórida etc.).

Os + antigos são australianos.Os + antigos são australianos.

A freqüência dos estromatólitos aumentou a partir de 2,2 a A freqüência dos estromatólitos aumentou a partir de 2,2 a

2,3 Ga, mantendo-se abundantes até 550 Ma.2,3 Ga, mantendo-se abundantes até 550 Ma.

Page 20: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

EstromatólitosEstromatólitosEstromatólito de Sharks Bay, Australia, com um corte transversal ao Estromatólito de Sharks Bay, Australia, com um corte transversal ao

sentido de crescimento da estrutura e um detalhe da cianobactéria que sentido de crescimento da estrutura e um detalhe da cianobactéria que constrói a feição. Imagem de constrói a feição. Imagem de

http://www.dme.wa.gov.au/ancientfossils/sharkbay2.jpg..

Page 21: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Produção X Consumo de OProdução X Consumo de O22

a a produçãoprodução de oxigênio é feita exclusivamente pela de oxigênio é feita exclusivamente pela fotossíntese; outros processos como a fotólise da água na fotossíntese; outros processos como a fotólise da água na alta atmosfera, não são importantes quantitativamentealta atmosfera, não são importantes quantitativamente

o o consumoconsumo de oxigênio ocorre por fenômenos de oxigênio ocorre por fenômenos biológicosbiológicos (respiração dos seres vivos) e (respiração dos seres vivos) e geológicosgeológicos (intemperismo de (intemperismo de rochas envolvendo reações de oxidação e oxidação de rochas envolvendo reações de oxidação e oxidação de gases vulcânicos reduzidos)gases vulcânicos reduzidos)

o oxigênio liberado foi utilizado para oxidar os materiais o oxigênio liberado foi utilizado para oxidar os materiais geológicos (registros sedimentares) e também para geológicos (registros sedimentares) e também para formar Oformar O33 na alta atmosfera (registros biológicos). na alta atmosfera (registros biológicos).

Page 22: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Grandes momentos da Grandes momentos da evolução do O na atmosferaevolução do O na atmosfera

– há ~ de 2,7 Ga (materiais geológicos já há ~ de 2,7 Ga (materiais geológicos já oxidados) oxidados) acumulação absoluta de acumulação absoluta de oxigênio na atmosferaoxigênio na atmosfera

– há ~ de 1,8 Ga há ~ de 1,8 Ga a camada de ozônio começou a camada de ozônio começou a formar-se (filtragem da radiação UV) a formar-se (filtragem da radiação UV)

– por volta de 500 Ma (início da era Paleozóica), por volta de 500 Ma (início da era Paleozóica), torna-se possível a ocupação continental pela torna-se possível a ocupação continental pela vidavida

– somente há cerca de 400 Ma o teor em Osomente há cerca de 400 Ma o teor em O2 2 e em e em OO33 atingiu os níveis “normais” (entre 20 e 30%) atingiu os níveis “normais” (entre 20 e 30%)

Page 23: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição e EvoluçãoComposição e Evoluçãoprincipal traço da evolução: principal traço da evolução:

diminuição de COdiminuição de CO22 e aumento de O e aumento de O22 e O e O33

o oxigênio livre está ausente nos outros planetas (admite-o oxigênio livre está ausente nos outros planetas (admite-

se que apenas os seres vivos são capazes de produzi-lo e se que apenas os seres vivos são capazes de produzi-lo e

que jamais houve outros sistemas produtores de Oque jamais houve outros sistemas produtores de O22 em em

quantidades importantes)quantidades importantes)

Page 24: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Evolução da atmosferaEvolução da atmosfera

A aquisição de oxigênio nas esferas A aquisição de oxigênio nas esferas externas da Terra (atmosfera e hidrosfera) externas da Terra (atmosfera e hidrosfera) ocorreu devido à atividade biológica (faz ocorreu devido à atividade biológica (faz tempo que a Vida modifica o planeta...); tempo que a Vida modifica o planeta...); instalou-se primeiro na hidrosfera instalou-se primeiro na hidrosfera (estromatólitos) e só depois na atmosfera (estromatólitos) e só depois na atmosfera (quando a fixação por processos no (quando a fixação por processos no ambiente aquático não consumia todo o ambiente aquático não consumia todo o oxigênio produzido).oxigênio produzido).

Page 25: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Acumulação de oxigênio Acumulação de oxigênio produzidoproduzido

Page 26: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Indícios geológicos de presença Indícios geológicos de presença de oxigênio na atmosferade oxigênio na atmosfera

Rochas sedimentares oceânicas e continentaisRochas sedimentares oceânicas e continentais(tema Ciclo geológico externo)(tema Ciclo geológico externo)

Page 27: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Indícios geológicos e histórico da Indícios geológicos e histórico da evolução do oxigênio na evolução do oxigênio na

atmosferaatmosfera

Datações dos materiais terrestres e interpretações Datações dos materiais terrestres e interpretações dos processos geológicos envolvidosdos processos geológicos envolvidos

(Tempo Geológico - datação relativa e absoluta)(Tempo Geológico - datação relativa e absoluta)

Page 28: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Indícios geológicos sobre o Indícios geológicos sobre o oxigênio na atmosferaoxigênio na atmosfera

1 - 1 - Camadas vermelhasCamadas vermelhas ( (couches rouges - red couches rouges - red

beds)beds)

John CharltonJohn Charlton , Kansas Geological Survey, Educational Resources Credit the Kansas , Educational Resources Credit the Kansas Geological Survey for photos you Geological Survey for photos you use.URL=http://www.kgs.ku.edu/Images/DB/index.htmluse.URL=http://www.kgs.ku.edu/Images/DB/index.htmlProgram updated Nov. 11, 2004. Photos added periodicallyProgram updated Nov. 11, 2004. Photos added periodically

Page 29: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Indícios geológicos sobre o oxigênio Indícios geológicos sobre o oxigênio na atmosferana atmosfera

2 2 - Formações ferríferas bandadas (- Formações ferríferas bandadas (BIFBIF))Banded iron formation, illustrating the alternating layers of magnetite and hematite (the red iron) Banded iron formation, illustrating the alternating layers of magnetite and hematite (the red iron) and chert. Image from and chert. Image from http://www.agso.gov.au/education/factsheet/ironform.html..

Page 30: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Evolução da Composição da atmosfera terrestre

CO2 N2 (78%) N2 O2 (20%)

H2O CO2 caráter ácido

e redutor caráter

oxidante

Page 31: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição da Atmosfera, Composição da Atmosfera, Ciclos Biogeoquímicos e Ciclos Biogeoquímicos e Tempos de ResidênciaTempos de Residência

Page 32: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição média da Atmosfera

N2O 310

H2

CO

500

100

30ppb

CO2

CH4 (1.8)

ppm

380

Ne

18He (5)

HCHO 300

Etano

SO2

NOx

500

200100

ppt

NH3 400

CH3OOH 700

H2O2 500

HNO3 300

outrosH2OArgonio

20%

78%

1%

Oxigênio

Nitrogênio

Ozônio

Page 33: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Quais os elementos presentes Quais os elementos presentes na atmosfera?na atmosfera?

NitrogênioNitrogênio

OxigênioOxigênio

CarbonoCarbono

HidrogênioHidrogênio

EnxofreEnxofre

Gases Nobres: He, Ne, ArGases Nobres: He, Ne, Ar

Page 34: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

E quais os principais elementos dos seres vivos?

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS (CICLAGEM DE NUTRIENTES)Nutrientes = elementos essenciais aos seres vivos

Page 35: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Ciclo biogeoquímicoCiclo biogeoquímico

Movimento de um determinado Movimento de um determinado elemento ou elementos químicos elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.litosfera e biosfera da Terra.

Os caminhos percorridos Os caminhos percorridos ciclicamente entre o meio abiótico e ciclicamente entre o meio abiótico e biótico pela água e por elementos biótico pela água e por elementos químicos conhecidos, como C, S, O, químicos conhecidos, como C, S, O, P, Ca e NP, Ca e N

Page 36: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Ciclo da água

Page 37: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Ciclo do Carbono

Page 38: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Ciclo do Nitrogênio

Page 39: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

O ciclo do Enxofre

Page 40: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Evolução do impacto ambiental ao longo dos anos

Época Consumo deenergia diário per

capita (kcals)

Principais fontes Uso Impacto ambiental

1.000.000 AC 2.000 Alimentos; forçahumana

Vida diária Mínimo

100.000 AC 4-5.000 Alimentos; fogo;ferramentassimples

Aquecimento;cozimento dealimentos; caça

Local e pequeno;principalmentedestruição davegetação eredução dapopulação deanimais

5.000 AC 12.000 Animais;agricultura

Transportes;agricultura;construção

Local e grande;principalmente emcentros deagricultura (Egito,Mesopotâmia);vegetação nativacede lugar aculturas; ambienteaquáticomodificado; inícioda degradação dossolos

1.400 DC 26.000 Vento, água,carvão, moinhos,roda d’água

Operaçõesmecânicas; bombasde água;serralherias;moagem de grãos;transporte

Local, grande epermanente;vegetação naturalremovida; poluiçãourbana

1.800 DC 50.000 Carvão, máquinas avapor

Operaçõesmecânicas;processosindustriais;transporte

Local, regional egrande; começamasmaiores mudançasna paisagem;poluição do ar e daágua comuns emáreas industriais

1.980 DC 300.000 Combustíveisfósseis, energianuclear, combustãointerna emmáquinas,eletricidade

Operaçõesmecânias; processosindustriais;transporte;desenvolvimentosocial e cultural

Local; regional eglobal; permanentee talvezirreversíveisdeteriorações do ar,solo e água emescala global;chuva ácida; efeitoestufa; buraco deozônio; aumento daturbidezatmosférica

Page 41: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Interferência das atividades humanas sobre os ciclos biogeoquímicos

Page 42: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL, SAIS, COMPOSTOS ORGÂNICOS,E AMÔNIA ATMOSFÉRICOS

TRANSPORTE, DILUIÇÃO E REAÇÕES QUÍMICAS

EMISSÃO

DEPOSIÇÃO SECA DEPOSIÇÃO ÚMIDA

REMOÇÃO

O3 H2O2 HCOOH HCHO

NO2/NO3- SO2/SO4

2-

HIDROCARBONETOS

SO2 NO NO2 NH3 PARTÍCULASH2SO4 HNO3 H2O2

(NH4)2SO4 NH4NO3

MATERIAL PARTICULADO,

O3, H2O2, NOX/SO2

(NH4)2SO4 NH4NO3

Processos e compostos envolvidos na poluição do ar.

Page 43: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Aspectos históricos

Poluição atmosférica em centros urbanos

Page 44: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Historicamente

A preocupação com o ar que respiramos não é um fenômeno recente

“Comparing the air of cities to the air of deserts and arid lands is like comparing waters that are befouled and turbid to waters that are fine and pure”

Moses Maimonides (1135-1204)

Page 45: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

London Smog

- Século 17

“It is horrid smoke which obscures our Church and makes our palaces look old, which fouls our cloth and corrupts the waters, so as the very rain, and refreshing dews which fall in the several seasons, precipitate to impure vapour, which, with its black and tenacious quality, spots, contaminates whatever is exposed to it.”

John Evelyn

- Século 13

Carvão substituiu a madeira no uso doméstico e industrial

Page 46: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Eventos de excesso de óbitos associados ao “smog” Ano Lugar Número de óbitos em

excesso 1930 Vale do Meuse, Bélgica 63 1948 Donora, Pensilvânia 20 1952 Londres 4000 1962 Londres 700

smog = smoke + fog (poeira + neblina)

Queima de carvão (Revolução industrial) –smog sulfuroso ou londrino

Poluição urbana

Page 47: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

O episódio de poluição atmosférica em Londres, 1952: relação entre

concentração de fumaça e óbitos

Smog sulfuroso

Page 48: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Episódio de poluição atmosférica em Londres, 1962: confirmado a presença de aerossóis contendo sais de sulfato e

ácido sulfúrico

Page 49: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Smog de Los Angeles

• No final da década de 1940, um novo fenômeno de poluição do ar começou a ser observado na área de Los Angeles, EUA.

• Diferentemente do smog de Londres, o ar ambiente continha poluentes extremamente oxidantes e os eventos ocorriam em dias quentes com muita incidência de radiação solar.

Page 50: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

smog = smoke + fog (poeira + neblina)

Queima de carvão (Revolução industrial) –smog sulfuroso ou londrino

Queima de combustíveis fosseis (veículos) –smog fotoquímico ou de Los-Angeles

Poluição urbana

Page 51: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

luz solar

óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis

smogfotoquímico(castanho)

smogindustrial(cinzento)

Fog ou ar úmido

SO2 e MP originados da queima de carvão

a) smog industrial, ou smog cinza, ocorre quando

carvão é queimado e a atmosfera está úmida (ex. Londres);

b) smog fotoquímico, ou fumaça castanha, ocorre em presença de

luz solar agindo sobre poluentes veiculares (ex. Los Angeles e São Paulo).

a b

Page 52: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Smog na Cidade do México, devido localização geográfica e

tráfego veicular.

Donora, Pensilvânia - em outubro de 1944 foi cenário de um grande

desastre de poluição de ar.

Page 53: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Smog fotoquímico em São Paulo (~1990).

O gás de cor castanha, NO2, é formado quando o NO,

que é um gás incolor, reage com o oxigênio do ar.(P.W. Atkins, “Atoms, Electrons, and Change”, 1991)

Smog fotoquímico

Page 54: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Comparação entre as características gerais da POLUIÇÃO DO AR

Sulfurosa (Londres) e Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo)

(Finlayson-Pitts & Pitts, 1986).

Características Sulfurosa

(Londres)

Fotoquímica

(Los Angeles, São Paulo)

reconhecimento século 19 século 20 (década de 40)

Poluentes primários SO2, partículas de

fuligem

NOx, compostos

orgânicos

Poluentes

secundários

H2SO4 , aerossóis,

sulfatos, ácidos

sulfônicos, etc.

O3 , HNO3 , aldeídos, PAN

(peroxiacetil nitrato),

nitratos, sulfatos, etc.

Temperatura frio ( 2oC) quente ( 23

oC)

Umidade relativa alta, com neblina baixa, quente e seco

Tipo de inversão radiação (terra) subsidência

Picos de poluição início da manhã início da tarde

Page 55: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Poluentes atmosféricos:

O3 (ozônio) SO2 (dióxido de enxofre)

CO (monóxido de carbono) MP (material particulado)

NOx (NO + NO2, óxidos de nitrogênio)

URBANIZAÇÃO e INDUSTRIALIZAÇÃO

Page 56: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Composição química da Atmosfera

N2O 310

H2

CO

500

100

30

ppb

CO2

CH4 (1.8)

ppm

380

Ne

18He (5)

HCHO

Etano

SO2

NOx

ppt

NH3

CH3COOH

H2O2

HNO3

300

500

200100

400

700

500

300

outrosH2OArgonio

20%

78%

1%

O2

N2

O3

ppm = 10-6 ppb = 10-9 ppt = 10-12

Page 57: Disciplina: ACA 225 - Licenciatura em Geociências

Bibliografia

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• CETESB: Relatório da Qualidade do Ar

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