Poluição do ar, principais poluentes e efeitos sobre a saúde.

Paulo Pedro P. R. Costacostapppr@gmail.com

Universidade Federal da BahiaInstituto de Saúde ColetivaISC-505 Saúde Ambiental - 2009.1Prof. Pedro Reginaldo Prata (PhD) – Coord. Prof. Ademário Spínola (Dr.)

Camada gasosa de 140 Km de espessura que circunda o planeta por efeito da gravidade

Composição

O2 = 20,99 % - O3 (0,00006%)N = 78,03 %Gases traço (1%) = Ar (0,93); CO2 (0,03); H (0,1%); Ne (0,002%); He (0,0003%); Kr (0,0001%); Xe 0,000009%).

Linus Pauling

Atmosfera

A inversão térmica e a direção predominante dos ventos são os principais fatores que interagem com a dispersão dos poluentes atmosféricos

Poluição é qualquer alteração física ou química do meio ambiente com efeitos nocivos sobre os seres vivos e ecossistema.

Segundo Odun, a poluição consiste numa alteração indesejável nas características físicas do ar, do solo ou da água que podem afetar, ou afetarão, prejudicialmente a vida do homem ou a de espécies desejáveis, os nossos processos industriais, condições de vida e patrimônio cultural; ou que pode ou poderá, malbaratar ou deteriorar os nossos recursos e matérias primas.

Odun, Eugene P. Fundamentos de Ecologia, Lisboa Calouste Gulbenkian,1988

Os estudos epidemiológicos

Assim como em outras áreas da investigação epidemiológica, as estratégias básicas empregadas nestes estudos podem ser divididas entre as observacionais e as experimentais ou de intervenção.

Uma das grandes vantagens dos estudos epidemiológicos para avaliação dos efeitosda poluição na saúde (uualmente estudos ecológicos e estudos longitudinais) é que eles medem a exposição ambiental à qual, de fato, estamos expostos, além de examinar os efeitos dessa exposição em populações representativas.

A exposição dos indivíduos à poluição do ar é quase sempre realizada com o mesmoprocedimento, ou seja, indiretamente, através dos níveis medidos na área de residênciado indivíduo. Levando em conta esta limitação, estudos transversais e de caso-controle têm sido empregados e têm colaborado no estudo dos efeitos adversos à saúde relacionados com a poluição do ar.

Embora, alguns efeitos crônicos não estejam bem definidos nos indivíduos expostos, os efeitos agudos têm sido mais bem estudados em indivíduos previamente saudáveis, bem como nos portadores de doença respiratória e/ou cardiovascular crônica. Pode-se separar três tipos principais de efeitos em populações expostas:

• Efeitos agudos e crônicos em pessoas sadias;• Efeitos agudos e crônicos em crianças e idosos;• Exacerbação de doença respiratória preexistente;• Exacerbação de doença cardíaca préexistente;• Fenômenos de hipersensibilidade ou de hiperreatividade brônquica não específica.

Nos inquéritos epidemiológicos um instrumento importante é o uso da espirometria para avaliar a função pulmonar

Poluente Toneladas/ano

Óxidos de Enxofre (SO_) 65.281

Hidrocarbonetos (HC) 18.548

Óxidos de Nitrogênio (NO_) 15.019

Material Particulado 8.317

Camaçari, BahiaVolume de poluentes atmosféricosNo relatório de impacto ambiental para ampliaçaõ do Polo Petroquímico em junho de 1989 (Hidroconsult)

Face a dinâmica do ecossistema a polução atmosférica não pode ser compreendida separadamente das demais formas de poluição especialmente solo e água para onde serão carreados os principais poluentes especialmente o material particulado e compostos moleculares que serão bio - transformados, por interação com os demais componentes e ação dos fenômenos atmosféricos,

Além disso algumas formas da poluição atmosférica tem efeitos específicos na estrutura e composição química da atmosfera, as mais conhecidas formas são responsáveis pelo que se denomina efeito estufa (alteração do ciclo do carbono) e destruição da camada de ozônio (alterações da estratosfera) ambas com efeitos desastrosos sobre o meio ambiente afetando toda a vida na terra.

Gases estufa

Totais = 450 ppm

Dióxido de carbono (CO2)

Vapor d’água (H2O)

Óxido nitroso (N2O)

Metano (CH4)

Emissão de CO2Planeta = 8 - 32 bilhões t/anoBrasil = 1 bilhão t/ano

Camaçari, CO (maiores valores – fev 2009)1,57 ppm (dia 01) para a máxima horária1,23 ppm (dia 23) para a máxima 8 horas

Elevação da concentração do gás carbônico de 180 – 300 ppmv, nos últimos 650 mil, anos para 379 no início do séc. XXI, com um aumento de 35% em 150 anos

O gás carbônico CO2 é um dos principais

gases estufa, permite a passagem da luz do sol mas retêm o calor por ele gerado

A energia solar que chega até nós, principalmente sob a formade luz visível, é medida enquanto fluxo energético por unidade de área em watts por metro quadrado (W/m2). O fluxo de energia que chega ao topo da atmosfera é, em média, 342 W/m2, desses 30% é refletido de volta ao espaço (albedo) e 70% é reabsorvido e reemitido como calor (radiação infravermelha).

Econergy Brasil

Modificações no clima em todo planeta• Ondas de calor, entre 1995 – 2006, registrou-se 11 dos 12 anos mais quentes desde 1850• 2005 - Maior seca em 40 anos na região amazônica • Formação de ciclones no atlântico em 2004 (o Catarina c/ 170 Km/h). Intensificação força dos furacões no hemisfério norte.• Elevação do nível do mar em +/-8 cm ((1961-2003) e 17 cm no séc. XX

Principais efeitos sobre a saúde decorrente das modificações climáticas associadas ao efeito estufa:

• Fome escassez de água por seca e redução das terras agricultáveis.• Dano aos equipamentos urbanos de saneamento e lençol freático

das metrópoles litorâneas.• Aumento da incidência de diarréia e cólera.• Expansão da Malária na África por proliferação do vetor (Anopheles).• Aumento dos problemas de drenagem e deslizamento de terras

decorrente das chuvas.• Aumento da incidência da Leptospirose e Hepatite A, associadas à

enchentes.• Proliferação dos vetores da Febre amarela e Dengue (Aedes) e

Leishmaniose (Flebótomo) no Brasil estendendo respectivos ciclos de vetores associados à estação das chuvas.

Modificado a partir Angelo, 2008

O CO é um gás tóxico (asfixiante), inodoro, incolor e fruto da combustão de diversos processos industriais, do escapamento de veículos automotores e do fumo do cigarro. A intoxicação aguda pode ser fatal. Sua toxicidade se deve em parte à sua propriedade relacionada à afinidade pela heme da hemoglobina e da mioglobina. O CO, quando absorvido pelo sangue, forma a carboxihemoglobina, que por sua vez produz uma diminuição da oxihemoglobina e uma redução do transporte de oxigênio até os tecidos. O CO possui uma afinidade de até 300 vezes maior com a hemoglobina do que o oxigênio, o que favorece a hipoxemia em pessoas expostas. O CO foi associado a aumento na mortalidade por infarto cardíaco agudo entre as pessoas idosas. (Castro, H.A. et al.2003)

A atmosfera ao nível do solo recebe cerca de 6. 108 toneladas ano provenientes de atividades humanas (principalmente os escapamentos de automóveis) e talvez 1.108 toneladas ano provenientes do metabolismo de bactérias e algas nas camadas superiores dos mares. (Ottaway, 1982)

A NIOSH recomenda 35 ppm (~40 mg/m3) com valor teto de 200 ppm, que corresponde a um limite de formação de carboxihemoglobina de 5% para não fumantes, em atividade sedentária, e altitude normal (Bari et al,1981)

As primeiras notícias da dramática perda de ozônio na baixa estratosfera datam a década de 70, anunciada por pesquisadores ingleses da British Antarctic Survey (BAS) na estação Halley na Antártida. Ainda Segundo esses pesquisadores o Ozônio (O3) é formado, na atmosfera, por atuação dos raios ultravioleta (UV) na estratosfera uma camada com a cerca de 40 Km de espessura, a 10 Km de altitude no limite entre esta e a troposfera (onde vivemos) Os compostos de Cloro Flúor Carbono – CFCs interferem nessa reação, impedindo a formação do O3 assim como compostos halogenados contendo Bromo ou outro e também por interação com óxidos do nitrogênio (NOx).

O CFCs ou compostos de Cloro – Flúor e Carbono foram considerados por décadas como produtos industriais com um designer químicos perfeito: eles são baratos e inertes, praticamente não reagiam com nada. Depois de sua ampla utilização como gases de refrigeradores, condicionadores de ar componentes de sprays e aerossóis diversos cosméticos e de diversos usos para décadas seguidas fizeram cientistas compreendem seu papel na depleção do ozônio que protege vida de raios ultravioletas do sol. Os Óxidos do Nitrogênio são sub-produtos dos processos de combustão, a lançados diretamente próximo a região por aeronaves.

Depleção do ODepleção do O3 3 atmosféricoatmosférico

A região do espectro eletromagnético conhecido como Ultravioleta – UV, forma de radiação natural do Sol, invisível aos olhos humanos, estende-se por uma gama de comprimento de onda 100-400 nm e é dividida em três faixas: uvA (315-400 nm); uvB (280-315 nm) e uvC (100-280 nm).

Como passagens de luz solar pela atmosfera, todo o uvC e aproximadamente 90% de radiação de uvB são absorvidas em interação como o ozônio, vapor de água, oxigênio e gás carbônico. Radiação de uvA é menos afetada pela atmosfera. Então, a radiação de UV que alcança a superfície da Terra está largamente composta de uvA com um pequeno componente de uvB.

A radiação UV é conhecida pelas recomendações médicas para se evitar o sol do meio-dia, ocupou considerável espaço na mídia nessas últimas décadas por ter sua incidência na superfície da Terra aumentado a partir da ferida causada na mesoatmosfera pela destruição da camada de ozônio, processo que aparentemente limitou-se à região da Antártida e foi controlado pelo bem sucedido acordo assinado em 1897 – O Protocolo de Montreal, que proibia o uso industrial de CFCs.

Modelos de computador prevêem que um decréscimo de apenas 10% no ozônio estratosférico pode causar um incremento anual de 4500 casos de melanoma, 300 mil de outros tipos de câncer e algo como um aumento 1,6 e 1,75 milhões de casos de catarata em seres humanos, em todo o mundo.

A radiação uvA penetra em camadas profundas da pele e, conseqüentemente, estimula produção de melanina na reação conhecida como bronzeamento ou quando em excessos sérias queimaduras, o eritema solar.

Por outro lado, a radiação uvA em excesso e a fração de cerca de 1% de uvB que atinge a superfície da terra, é capaz de danificar as membranas celulares e o DNA. É absorvido pelas camadas exteriores da pele, causando queimaduras, antes mesmo de qualquer bronzeamento, especialmente nocivo para retina e o cristalino dos olhos, os pontos mais sensíveis do corpo, cuja opacificação desse último, é conhecida como catarata e é importante fator causal de lesões típicas na pele que podem evoluir para diversos tipos de câncer tipo melanoma maligno e outras formas de alta periculosidade. (USP; OMS)

A catarata é a maior causa de cegueira em todo o mundo, sendo um dos maiores problemas de saúde dos Estados Unidos, com incidência de 20% em pessoas entre 65 e 74 anos de idade e de 50% e pessoas acima de 75 anos.

Segundo informações do INCA, cerca de 35% das pessoas que desenvolvem melanoma no Brasil, morrem.

Observa-se certa concentração de casos de câncer de pele na raça branca que poder ser explicados pela transmissão de uvB/uvA através de epiderme africano-americana é 7.4% e 17.5%, respectivamente, e para brancos é 29.4% e 55.5%, respectivamente. Isto significa que 7.4% de raios de uvB e 18.4% de uvA ainda alcançam camadas profundas da derme e possíveis problemas podem ocorrer. (USP)

Apesar de raro o melanoma teve considerado elevação na sua ocorrência nos últimos 30 anos, aumentando, segundo a Sociedade Americana do Câncer, de 5,7 para 14,3 casos por 100.000 habitantes nos EUA

Ozônio é formado na atmosfera através de reações fotoquímicas na presença de luz solar e poluentes precursores, tipo os óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (VOCs). É destruído através de reações com NO2 e é depositado no chão (solo). Vários estudos mostraram tais concentrações de ozônio correlacionam-se com vários outros oxidantes de fotoquímicos tóxicos que surgem de fontes semelhantes, inclusive os nitrato - peróxidos, ácido nítrico e peróxidos de hidrogênio. Medidas para controlar os níveis de ozônio troposféricos focalizam as emissões dos gases precursores, mas destinam-se também para controlar os níveis e impactos de um número destes outros poluentes. (WHO, 2005)

Efeitos relacionados à exposição de curto prazo Efeitos relacionaram a exposição a longo prazo

efeitos adversos em função pulmonar Redução no desenvolvimento das função pulmonares

reações inflamatórias pulmonares

efeitos adversos em sintomas respiratórios

incremento no consumo de medicamentos

aumento de admissões em hospitais

incremento da mortalidade

Efeitos significativos saúde associado à exposição à ozônio como poluentes do ar

Diretriz WHO p/ O3: média 100 μg/m3 8-horas

Camaçari - O maior valor registrado em janeiro foi de 28,7ppb abaixo do padrão horário (média 1 hora) de 81,6ppb.

WHO, 2004

O O3 é relativamente pouco solúvel em água e costuma atingir os alvéolos com mais facilidade, produzindo seus efeitos tóxicos nesta região

Micro é uma unidade derivada um milhão de vezes menor que a primeira

O Nanômetro é um submúltiplo do metro, igual a 10-9m

O material particulado pode ser primário e secundário. O primeiro é composto por materiais emitidos diretamente na atmosfera (poeiras carregadas pelo vento, sais marinhos, poeiras de rodovias, partículas geradas mecanicamente e por combustão).

A concentração de partículas primárias depende de sua taxa de emissão, transporte e dispersão, bem como da taxa de remoção da atmosfera. As secundárias são formadas por vapores condensados pela reação química, envolvendo precursores da fase gasosa ou de outros processos (USEPA, 1996).

Os precursores de formação secundária podem resultar na formação de novas partículas ou na adição de novas partículas às previamente existentes. O SO2 adsorvido por partículas combina-se com H2O gerando partículas ácidas (ácido sulfúrico)

A origem pode ser antropogênica ou natural. As antropogênicas resultam da atividade humana, e, quanto à origem, podem ser fixas ou móveis, enquanto que as naturais são as carregadas pelos ventos sem a interferência do homem.

O material particulado (PM) encontrado na atmosfera é uma mistura de materiais orgânicos, inorgânicos e biológicos, com composição que pode variar significativamente, dependendo da localização da fonte de emissão.

As partículas encontradas no ar apresentam tamanho amplamente variável desde aproximadamente 0,005 até 100 μm de diâmetro aerodinâmico, ou seja, do tamanho de apenas alguns átomos até a espessura do fio de cabelo humano (HEI Perspectives, 2002).

Partículas com diâmetro de 10 μm, ou menos, são denominadas PM10, e consistem de uma fração "fina" (partículas com diâmetro 2,5 μm ou menos) e de uma fração "grosseira“ (partículas com diâmetro entre 2,5 e 10 μm).

Poluentes atmosféricos com efeito direto sobre o aparelho respiratório

artéria pulmonar

veia pulmonar

bronquíolo

rede capilar

saco alveolar

Partículas em suspensão que variam de 0.1 a 10 mm de diâmetro. Partículas maiores que 10 mm são efetivamente filtradas pelo nariz e pela nasofaringe

Partículas menores que 10 mm de diâmetro (MP 10) ficam retidas nas vias aéreas superiores e podem ser depositadas na árvore traqueobrônquica.

As partículas menores que 2,5 mm de diâmetro (MP2,5) depositam-se no brônquio terminal e nos alvéolos.

As concentrações de MP 2,5 representam, em geral, cerca de 45 a 65% da concentração de MP 10. A fração entre 2,5 e 10 é conhecida como fração grossa do MP 10.

Principais componentes químicos do material particulado

Sulfato - Sulfato de amônio, bissulfato de amônio e ácido sulfúrico são as formas mais comuns de sulfatos do material particulado atmosférico. Estes compostos são hidrossolúveis e residem quase que exclusivamente na fração PM2,5.

Nitrato - É formado, principalmente, pela oxidação do dióxido de nitrogênio atmosférico O nitrato de amônio é o nitrato particulado mais abundante, O nitrato de sódio é encontrado no PM2,5 e em frações grosseiras próximo às costas marinhas (USEPA, 1999).

Amônio - O sulfato de amônio, bissulfato de amônio e nitrato de amônio encontram-se os principais compostos que contêm amônio. A amônia (NH3) é um gás básico primário presente na atmosfera. As fontes mais significativas de NH3 incluem os resíduos de animais, após a amonificação de húmus emitidos pelo solo, e as perdas de NH3 pelos fertilizantes do solo.

Carbono orgânico e carbono inorgânico - O carbono elementar está presente juntamente com o carbono orgânico, e a discriminação da partícula elementar da partícula. Os processos de combustão, especialmente aqueles observados nas vias de tráfego, emitem partículas de fuligem que contêm carbono na forma de um núcleo sólido de carbono elementar preto. Estes núcleos, muitas vezes, possuem uma superfície de revestimento constituída de compostos orgânicos semivoláteis, condensados após a emissão de gases pelos escapamentos dos veículos (AMANN; SIEGLA, 1982).

Cloreto de sódio - Os aerossóis marinhos representam importantes fontes de cloreto. O cloreto de sódio na forma úmida, geralmente, está presente na fração das partículas ou gotículas de névoas. Os núcleos "secos" das partículas são menores de 2,5 μm de diâmetro.

Materiais geológicos - As poeiras e os minerais provenientes de rochas, carregados pelo vento, apresentam diversas composições que refletem a localização geológica,

Material biológico - Alguns estudos têm caracterizado, separadamente, os materiais de origem biológica, que incluem desde organismos pequenos como as bactérias, assim como esporos, pólens e fragmentos celulósicos de vegetais (MATTHIAS-MASER; JAENICKE, 1994

Metais - É reconhecido que alguns metais, como o chumbo, cádmio e mercúrio, são extremamente tóxicos em doses que possam ser compatíveis aos efeitos provocados por estes agentes químicos.

aerossóis, poeiras, pós, smog (smoke + fog)

O pó que chega aos alvéolos pulmonares e às partes inferiores dos condutos de ar, região em que não existem cílios, é removido por ação dos macrófagos. Os macrófagos incorporam as partículas e se deslocam até às partes dos bronquíolos cobertas de cílios a partir de onde são expelidos.

Material particulado Doença Reação pulmonar

Sílica (cristalizada) (SiO2) Silicose fibrose

Asbesto (amianto) Asbestose fibrose

Carvão (combustão incompleta) Pneumoconiose p/ carvão fibrose

Carboneto de tungstênio (W) Pneumoconiose p/ metais duros fibrose

Berilo (SiAl) Pneumoconiose p/ ... fibrose

Ferro (Fe) Siderose ausência de fibrose

Estanho (Sn) Pneumoconiose p/ ... ausência de fibrose

Bário (Ba) Braritose ausência de fibrose

Pós orgânicos Doença do (profissão ou material *) c/ e sem fibrose

Tipos de pneumoconioses segundo a natureza do pó e a reação pulmonar

Racco Brasil, INFOSEG nº 12

* Doença do avicultor; doença do lavador de queijos; febre do umidificador, etc.

PM10: 20 μg/m3 média anual50 μg/m3 média em 24-horas

Diretrizes OMS

PM 2.5 10 μg/m3 média anual25 μg/m3 média em 24-horas

O risco para vários resultados foi mostrado aumenta com exposição e há poucas evidências para sugestionar um limiar abaixo do qual nenhum efeito de saúde adverso pode ser previsto.

Para partículas menores que 2.5 μm (PM2.5) foi estimado em 3–5 μg/m3 nos Estados Unidos e a Europa ocidental.

Efeitos relacionados à exposição de curto prazo

Efeitos relacionaram a exposição a longo prazo

reações inflamatórias pulmonares incremento sintomas respiratórios baixos

sintomas respiratórios redução da função pulmonar em crianças

efeitos adversos no sistema cardiovascular aumento da doença pulmonar obstrutiva crônica

incremento em uso de medicamento redução da função pulmonar em adultos

aumento em admissões de hospital redução da expectativa de vida, devido principalmente à mortalidade cardiopulmonar e provavelmente câncer do pulmão

aumento da mortalidade redução do desenvolvimento da função de pulmão

Efeitos significativos na saúde associado à exposição ao Material Particulado

WHO, 2004

Em Camaçari no mês de janeiro não houve violações do padrão diário (média 24 horas) para Parícula Inaláveis (150mg/m3). A maior concentração diária registrada foi de 45,8mg/m3, ocorrida no dia 4, na estação Concórdia.

Efeitos relacionados à exposição de curto prazo Efeitos relacionaram a exposição a longo prazo

Efeitos na função pulmonar, particularmente em asmáticos Redução da função pulmonar

Aumento das reações inflamatórias alérgicas das vias aéreas Probabilidade aumentada de sintomas respiratórios

Incremento das admissões em hospital

Aumento da mortalidade

Efeitos significativos na saúde associado à exposição ao Óxido de Nitrogênio

WHO, 2004

No grupo genérico dos óxidos de nitrogênio (NOx) estão incluídos o dióxido de nitrogênio (NO2), o monóxido de nitrogênio (NO), o ácido nítrico (HNO3) e os nitratos que se formam na combustão de gasolina, carbono e petróleo. Portanto, a principal fonte de produção de NO e NO2 é a emissão de veículos automotores. Existem outras fontes de produção, como a combustão do gás de cozinha e o fumo de cigarro.

Diretrizes WHO - NO2:

média anual 40 μg/m3

média em 1 - hora 200 μg/m3

...Em Camaçari o maior valor registrado em janeiro foi de 19,7 ppb ocorrido no dia 05 (estação Gravatá). Os resultados de janeiro estiveram, portanto, abaixo do padrão horário (média 1 hora) para o NO2, que é de 170ppb...

O SO2 e SO3 são pr si mesmos fortemente irritantes, o último provavelmente porque se combina facilmente com a água, formando névoas de gptículas de H2SO4. O dióxido de enxofre é mais reativo e é largamente usado como bactericida e fungicida, isto é possui propriedades citotóxicas que nada tem a ver com as propriedades ácidas de suas soluções... (Ottway, 1982)

O gás sulfídrico H2S é um tóxico irritante para os olhos e mucosas, os sntomas manifestados estão em estreita correlação com a concentração de exposição entre as patologias associadas à exposição inclui-se conjuntivite grave, bronquite, pneumonia brônquica, edema pulmonar. Letal em exposição à concentrações de 420-740 ppm (640-1200 mg/m3) por 30 minutos (Bari et al)

O SO2 é um gás amarelado, com odor característico de enxofre, e muito irritante quando em contato com superfícies úmidas, pois se transforma em ácido sulfúrico. O SO2 é um contaminante produzido por queima de combustível fóssil, escapamento de veículos automotores e subproduto de processos industriais.A intoxicação pelo SO2 pode causar irritação da mucosa respiratória desde a nasofaringe e a orofaringe até os alvéolos, levando a inflamação, hemorragia e necrose. A resposta fisiológica primária à inalação do SO2 é uma broncoconstricção reflexa e reversível

Diretrizes WHO - SO2:

média anual 20 μg/m3

média em 10 minutos 500 μg/m3

... Em Camaçari as concentrações médias diárias de SO2 registradas ao longo do mês de janeiro mantiveram-se abaixo de 7,8ppb, valor registrado no dia 30/01 na estação Cobre. Dessa forma, os resultados estiveram abaixo do padrãoambiental para o SO2 de 139ppb (média 24 horas)....

Ilustrações:Gráfico Atmosfera: Cambrigge; Efeitos Estufa (Econergy Brasil;Fotos: Salvador Bahia, 2009 e New Orleans – USA, 2005Indústria e Carros - CD Rom Meio Ambiente Urbano - ONDAZUL;

Ozonio - NASA; Desmatamento - CORBIS; Olho: Scientific American; Melanoma: INCAAlvéolo; Pulmão – wiki – commonsCamaçari – Costa PPPR

Bibliografia

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