poluição atmosférica - aula 10
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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).