poluição do ar luís miguel nunes universidade do algarve faculdade de ciências do mar e ambiente...
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Poluição do Ar
Luís Miguel NunesUniversidade do AlgarveFaculdade de Ciências do Mar e AmbientePortugal
Engenharia do Ambiente
Poluição do Ar
1.Definições
2.Transformação de Unidades
C.P. - Definições
Aerossóis - partículas sólidas ou líquidas em suspensão num meio gasoso, com uma velocidade de queda irrelevante e cujo tamanho excede normalmente o de um colóide (de 1 nanómetro a 1 micrómetro); Chaminé - conduta de direcção ou controlo da exaustão de fumos ou aerossóis de estabelecimentos industriais; Concentração excessiva - concentração provocada por efeitos aerodinâmicos criados pela fonte emissora ou por obstáculos, naturais ou artificiais, que seja, pelo menos superior em 40% à concentração verificada na ausência dos referidos efeitos aerodinâmicos; Emissão difusa - qualquer emissão de poluentes para a atmosfera que não é feita através de um dispositivo preparado para dirigir ou controlar; Fonte de emissão - ponto de origem, fixo ou móvel, de poluentes atmosféricos; Fumos - efluentes gasosos que contenham emissões sólidas, líquidas ou gasosas, exprimindo-se o respectivo caudal volúmico em metros cúbicos por hora (Nm3/h), às condições de temperatura e de pressão normais, 0C e 101,3 kPa, após dedução do teor de vapor de água;
C.P. - Definições
Mediana - corresponde, numa série ordenada de N valores de concentração de um dados poluente, arredondado ao micrograma por metro cúbico mais próximo, ao valor de ordem K calculado a partir de K = inteiro (0,5 N) + 1; Normas de emissão - normas que estabelecem os valores máximos de emissão de poluentes atmosféricos provenientes de fontes de emissão fixas ou móveis; Normas da qualidade do ar - normas que estabelecem os valores limites e valores guias das concentrações de poluentes atmosféricos no ar ambiente; Percentil - corresponde, numa série de N valores de concentração de um dado poluente, arredondado ao micrograma por metro cúbico mais próximo e ordenados por ordem crescente, ao valor de ordem K calculado a partir de K = inteiro (P / 100 N) + 1, em que P é o percentil;
Poluentes atmosféricos - substâncias ou energia que exerçam uma acção nociva susceptível de pôr em risco a saúde humana, de causar danos aos recursos biológicos e aos ecossistemas, de deteriorar os bens materiais e de ameaçar ou prejudicar o valor recreativo ou outras utilizações legítimas do ambiente; Próxima - a distância que se encontra num raio de até cinco vezes a menor dimensão (altura ou largura) de uma estrutura, desde que não seja superior a 500 m;
C.P. - Definições
Valor guia da qualidade do ar - concentração no meio receptor de um determinado poluente atmosférico, a qual serve como ponto de referência para estabelecer regimes específicos em determinadas zonas, com vista à protecção, a longo prazo e com uma suficiente margem de segurança, da saúde humana, do bem-estar das populações da qualidade do ambiente; Valor limite de emissão - concentração ou massa de poluentes contidos nas emissões provenientes das instalações, que não deve, durante um período determinado, ser ultrapassada; Valor limite da qualidade do ar - concentração máxima no meio receptor para um determinado poluente atmosférico, cujo valor não pode ser excedido durante períodos previamente determinados, com vista à protecção da saúde humana e preservação do ambiente.
Condições Standard para Volumes de Gases - Um metro cúbico normal (Nm3) é a expressão métrica do volume de um gás nas condições standard de pressão e temperatura, i.e., a 0 ºC e 1 atmosfera (101,3 kPa).
As concentrações de poluentes gasosos na atmosfera são expressas, quer como massa por unidade de volume (e.g., mg/m3), quer como volume por unidade de volume (e.g., ppm ou ppmv). A determinação da massa por unidade de volume deve levar em consideração a temperatura e a pressão - ambas fazem variar o volume. As relações que permitem a interconversão entre as unidades de massa por volume e volume por volume são as seguintes:
em que M é a massa molar, V0 o volume molar de um gás ideal, 22,4 x 10-3 m3 mol-1 (a 273 K e 101,3 kPa); T0 = 273,15 K. Tenha sempre em atenção que a massa molar do gás deve ser representada nas mesmas dimensões das da concentração, por forma a manter a expressão homogénea.
C.P. – Conversão de unidades
60
0
03
6
0
0
0
3
10
10
PP
TT
M V mg mppmv =
PP
TT
V M ppmv = mg m
-
-
C.P. – Conversão de unidades
Exemplo: Considere-se a conversão de 20 mg/m3 de NO2 para ppmv a 25 ºC e pressão constante. A massa molar do NO2 é de 46,01 g/mol. Vem, então
Para converter de g m-3 para ppbv é suficiente usar unidades homogéneas nas expressões e alterar o expoente no último termo para 9. É evidente que para qualquer outra conversão entre unidades basta alterar o valor do expoente, desde que se mantenham unidades homogéneas.
ppmvxmolmgx
molmxmmgppmvmmg
6,1010106,10
1015,2730,2515,273
/1001,46/104,22/20:
66
63
3333
C.P. – Efeito da altitude
A concentração de um poluente expresso em massa por unidade de volume de ar atmosférico ao nível do mar decrescerá com o aumento da altitude, como consequência do decréscimo da pressão (a evolução da temperatura não é tão regular, como veremos mais tarde). A variação da pressão com a altitude é dada pela expressão
em que a é a altitude em metros. A concentração a uma dada altitude, Ca, pode então ser calculada pela expressão,
desde que se mantenham as restantes condições.
1009877,0a
aP
1009877,0a
a CC
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
C(a)/C(0)
Alti
tude
(m)
C.P. – Efeito da altitude
1009877,0a
a CC Pa = 0,9887 a/100
C.P. – Corrigir para gás seco
Se uma emissão é feita num efluente húmido com uma fracção de água, em volume, igual a w, então,
Em que Cs e Ch são a concentração equivalente para o gás seco, e a a concentração para o gás húmido, respectivamente.
Por exemplo:
Um efluente emitido com uma concentração de 40 ppmv num gás com 10%, em volume, de vapor de água tem
Cs = 40 / (1-0,1) = 44,44 ppmv
)1(1
wCC hs
C.P. – Converter para teor em O2
Se uma emissão é feita num efluente com uma percentagem de volume de oxigénio, m, e se pretende converter para uma outra percentagem, r, então:
Com Cm e Cr as concentrações para m e r % de O2 no gás efluente, respectivamente.
Por exemplo:
Converter a concentração 45 ppmv (gás seco) de NOx num efluente com 5% de O2 para 8% de O2 (como exigido na legislação).
C8% = 45 . (20,9-8)/ (20,9-5) = 36,51 ppmv
)9,20()9,20(
mrCC mr
C.P. – Escalas de trabalho
Micro-escala (0-1 km)
Escala regional – mesoescala(10-1000 km)
Escala local (1-10 km)
Escala global (>1000 km)
EXOSFERAAtmosfera muito rarefeita com moléculas de gases escapando à gravidade da Terra
TERMOSFERAA temperatura sobe novamente a +500 ºC, por vezes mais
MESOSFERA
MESOPAUSA
ESTRATOSFERA
ESTRATOPAUSA
Avião supersónicoTROPOPAUSA
TROPOSFERAAviões de médio e longo cursoFenómenos atmosféricos
Superfície
Ozo
noes
fera
Iono
sfer
a
C.P. – Estrutura vertical da atmosfera
Fontes estáticas e móveisTipo de geometria (pontual, área, volume, linha)Fontes compostasFontes directas e indirectasEmissões permanentes e instantâneas
C.P. – Tipo de fontes e emissões
Estáticas Móveis
C.P. – Tipo de fontes
Pontuais
C.P. – Tipo de fontes
Área/volume
C.P. – Tipo de fontes
Linha
C.P. – Tipo de fontes
Compostas
C.P. – Tipo de fontes
Directas x indirectas
C.P. – Tipo de fontes
Permanentes x Instantâneas
C.P. – Tipo de fontes
C.P. – Tipo de fontes - emissões
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
A concentração de um poluente no receptor depende de:
Quantidade emitidaDispersão mecânica
e difusão molecularAlterações químicas
C.P. – Fontes/receptores
Fontes Receptores
Interacções atmosféricas
Emissões
Qualidade do ar
Comuns em ambientes urbanos dióxido de enxofre nitratos
matéria particulada sulfatosmonóxido de carbono chumbo
hidrocarbonetos fluoretosóxidos de azoto odores
oxidantes fotoquímicos
mat. org. polinuclear
Particularmente perigosos chumbo cádmio
mercúrio
asbestos
Fonte específica arsénio zinco
cloro (g) bárioácido clorídrico boro
cobre crómiomanganés selénio
níquel pesticidasvanádio subst. radioactivas
C.P. – Poluentes atmosféricos
Gases vestigiais
.
Saúde humana e efeitosnos materiais
Diminuição davisibilidade Efeito de estufa
Depleccção do ozono estratosférico
Nevoeiro fotoquímico
Deposição ácida
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos
Gás Concentração média actual
Tempo de residência
médio
Efeito de estufa
Depleção do ozono
estratosférico
Nevoeiro fotoq.
Dep. ácida
Diminuição da visibilidade
CO2 350 ppm 100 anos + +/-
CH4 1,7 ppm 10 anos + +/-
NOx 10-3 - 103 ppb dias +/- + + +
N2O 310 ppb 170 anos + +/-
SO2 0,03 - 50 ppb dias a semanas - + +
CFCs 3 ppb (Cl) 60 - 100 anos + +
O3 20 - 100 ppb dias + +
COVs 1 - 100 ppb dias + +
Constituinte Características Efeitos na Saúde Humana e Materiais
O3
Constituinte primário. Gás incolor com cheiro forte.
Irritante das mucosas das membranas a baixas concentrações, pode provocar tosse, fatiga, e interferência com a função pulmonar quando em concentrações elevadas. Danos graves nas plantas, ruptura da borracha, e corrosão dos metais ferrosos.
NO2
Gás castanho claro com odor a lixívia. Causa primária do nevoeiro acastanhado.
Irrita os olhos e nariz e pode causar aumento da susceptibilidade a doenças infecciosas. Restringe o crescimento das plantas.
Aerossóis
Partículas suspensas no ar, líquidas ou sólidas, de tamanho da ordem do mícron. A composição não é constante e normalmente não é completamente conhecida. Causa primária de redução da visibilidade em dias de nevoeiro.
Responsáveis pelo transporte de outros poluentes para o sistema respiratório (e.g., gases absorvidos).
PAN
Família de cinco compostos encontrados em concentrações reduzidas na atmosfera (ordem de algumas ppb quando comparado com 100 ppb do ozono).
Provocam danos graves nas plantas. Algumas espécies provocam irritação da vista. Os efeitos na saúde pública não são conhecidos, mas são provavelmente importantes e detrimentais.
Outras espéciesAcroleína, formaldeído, e um grande conjunto de outras espécies ainda não separadas nem caracterizadas.
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos
Tetraclorometano
Tricloroeteno
SO2
CO2
O3
H2S
NH3
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos
Aquecimento global
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Os cinco gases de origem antropogénica que mais contribuem para o aumento do efeito de estufa, e as respectivos contributos.
Gás de estufa Contribuição relativa (%)
CO2 55
CH4 26
O3 troposférico 9
CFCs 8
N2O 2
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Principais gases raros, as suas características e impactes futuros no aquecimento global
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
(cont.)
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Tendências de evolução da temperatura ambiente nos últimos 100 anos
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
Tendências de evolução da precipitação nos últimos 100 anos
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: "Climate Change 2001: The Scientific Basis”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/, em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In: “Analysis and comparison of national and EU-wide projections of greenhouse gas emissions. Topic report No 1/2002”.Martin Cames, Wolf Garber, Ann Gardiner, Jelle van Minnen, Bernd Strobel, Peter Taylor and Detlef van Vuuren European Topic Centre on Air and Climate Change. European Environment Agency. EEA, Copenhagen 2002
Previsões para acréscimos da temperatura ambiente entre o período 1961-1990 e 2071-2100
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Previsões para acréscimos da temperatura ambiente entre o período 1961-1990 e 2071-2100
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Previsão para o número de espécies de vertebrados ameaçadas de extinção por alteração do habitat
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global: Consequências em Portugal
Evolução da temperatura média em Portugal continental nos últimos 70 anos
Climate Change in Portugal. Scenarios, Impacts and Adaptation Measures" (SIAM) - Recursos hídricos, In: "Alterações Climáticas em Portugal Cenários, Impactos e Medidas de Adaptação", 2006, Gradiva, ISBN: 989-616-081-3.
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Evolução da temperatura média no sul de Portugal (Évora e Beja)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Evolução sazonal da precipitação
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Evolução sazonal da precipitação - frequência
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Inverno Verão Anual
Razão entre a precipitação no período 1961-1990 e 1931-1960
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Índice Descrição 4.00 e acima Período de pluviosidade extrema 3.00 a 3.99 Período de pluviosidade severa 2.00 a 2.99 Período de pluviosidade moderada 0,50 a 1.99 Período de pluviosidade ligeira 0,49 a –0,49 Período de pluviosidade normal -0,50 a –1,99 Período de seca ligeira -2,00 a –2,99 Período de seca moderada -3,00 a – 3,99 Período de seca severa -4,00 ou menos Período de seca extrema
Índice de severidade da seca de Palmer (PDSI)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Exemplo do valor PDSI para o ano 2005
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Modelos de previsão:
Modelo à escala global (HadCM)
Modelo à escala regional (HadRM)
Had: Hadley Centre for Climate Prediction and Research, UK
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Modelo à escala global (HadCM)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da temperatura máxima de Verão: HadCM (2071-2100)
ºC
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da temperatura na Península Ibérica: incerteza
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da precipitação no Verão: HadCM (2071-2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Modelo à escala regional (HadRM)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da temperatura máxima de Verão: HadRM (2080-2100)
(1961-1990) (2080-2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da temperatura mínima de Inverno: HadRM (2080-2100)
(1961-1990) (2080-2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Nº de dias
Previsões para a evolução do número de dias com T>35 ºC: HadRM (2080-2100)
(1961-1990) (2080-2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da anomalia na precipitação: HadRM (2080-2100) versus (1961-1990)
(Inverno) (Verão)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da precipitação em pontos de Portugal: Anomalias na precipitação
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsões para a evolução da precipitação: HadRM (2080-2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Impactes previstos:
Floresta e biodiversidade Recursos hídricosAgriculturaEnergiaSaúde humanaZonas costeiras
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Produção primária líquida (g C/m2.ano)
(Actual) (Cenário futuro)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Bioclimas
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Risco de incêndiosO valor do SSR (Seasonal severity ratings). O valor deste indicador Quando superior a 7 indica um potencial de condições de fogo extremo muito elevado.
O SSR ratio indica a razão entre o valor futuro deste indicador face ao actual.
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsão para o número de espécies de vertebrados ameaçadas de extinção por alteração do habitat (global)
In: "Climate Change and Biodiversity. IPCC Technical Paper V”. Painel Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Globais. Descarregado de: http://www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv.pdf em 12/09/02
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Previsão do número de espécies afectadas (apenas Reserva Natural do Estuário do Sado)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Vulnerabilidade das áreas protegidas às alterações climáticas
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Recursos hídricos
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Recursos hídricos: Bacias hidrográficas
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Escorrências superficiais previstas para os anos 2050 e 2100: HadCM3
A alimentação das barragens seráseriamente comprometida;
Os caudais ecológicos nos rios poderão não ser mantidos
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Recargas de aquíferos previstas para os anos 2050 e 2100: HadCM3
(2050)
(2100)
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100Quaternário de Aveiro
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100: HadCM3
Bacia do Sado
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005 e 2100: HadCM3
Aquífero Querença-Silves
Efeitos dos poluentes atmosféricos – aquecimento global
Ozono estratosférico
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – rarefacção da camada de ozono estratosférico
Principais clorofluorcarbonetos e outros halocarbonetos que afectam a camada de ozono estratosférica por fotodissociação e libertação de Cl desemparelhado
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – rarefacção da camada de ozono estratosférico
Exem
plos
das
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o
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – rarefacção da camada de ozono estratosférico
In: “Ozone Bulletin and data”. Descarregado de: http://www.wmo.ch/web/arep/ozone.html em 12/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – rarefacção da camada de ozono estratosférico
Ozono estratosférico no hemisfério sul
Qualidade do ar troposférico
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico
In: “Fact sheet: Air Quality Term 2001”. Eupean Environment Agency.Descarregado de: http://themes.eea.eu.int/ all_factsheets_box Em 12/02/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico
In: “Fact sheet: “Air Quality Term 2001”. Eupean Environment Agency. Descarregado de: http://themes.eea.eu.int/all_factsheets_box Em 12/02/02
Directivas Comunitárias
Ozono troposférico
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono
No 5º Programa de Acção na Área do Ambiente da União Europeia (5º EAP) ficou estabelecido que a UE seguiria os valores estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde para a qualidade do ar.Os valores apresentados abaixo já reflectem as últimas actualizações desta organização.
Valores de referência para a qualidade do ar na UE - ozono
Threshold value set by
Description Criteria based on Value
WHO Protection of public health maximum of floating 8-h average concentration
120 g.m-3
Protection of agricultural crops of yield loss of 5%
accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 3 months (May-July)
3 ppm.h
Protection of natural and semi-natural vegetation
accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 3 months (May-July)
3 ppm.h
Protection of forest trees accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 6 months (Apr-Sept)
10 ppm.h
Evaluation of ecological risk
AOT40 values for receptor specific annual time periods should be average over 5 years
receptor specific values
Protection of sensitive species from short-term acute effects
accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 5 days when vapour pressure deficit > 1.5 kPa
0.5 ppm.h
Protection of sensitive species from short-term acute effects
accumulated ozone dose above a cut-off of 40 ppb (AOT40) for daylight hours (i.e. >50 W.m-2 potential global radiation) over 5 days when vapour pressure deficit < 1.5 kPa
0.2 ppm.h
Val
ores
de
refe
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In: “
Trop
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Ozo
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rico
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dos 7
5 pp
b
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico - ozono
Concentrações médias de ozono na troposfera e estratosfera
Nevoeiro fotoquímico
C.P. – Alterações químicas
Formação e oxidantes - Modelo Simplista. 1 NO2 + Luz NO + O
2 O + O2 O3
3 O3 + NO NO2 + O2
4 O + HC HCO-
5 HCO- + O2 HCO3-
6 HCO3- + HC Aldeídos, cetonas, etc.
7 HCO3- + NO HCO2
- + NO2
8 HCO3- + O2 O3 + HCO2
-
9 HCO3- + NO2 PAN
Formação de oxidantes - Mecanismo detalhado de 15 reacções em cadeia.
1 NO2 + hv NO + O 9 HO2 + NO OH + NO2
2 O + O2 + M O3 + M 10 HO2 + NO2 HNO2 + O2
3 O3 + NO NO2 + O2 11 HC + O RO2
4 O3 + NO2 NO3 + O2 12 HC + OH RO2
5 NO3 + NO2 2 HNO3 13 HC + O3 RO2
6 NO + NO2 2 HNO2 14 RO2 + NO NO2 + OH
7 HNO2 + hv OH + NO 15 RO2 + NO2 PAN
8 CO + OH CO2 + HO2
C.P. – Alterações químicas formação de ozono
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico – nevoeiro fotoquímico
Concentração de sulfato na forma de aerosol na Europa em 21 Julho 1990 (µg S/m3);
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – Qualidade do ar troposférico – nevoeiro fotoquímico
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
Visibilidade (km)na Europa em 21 Julho 1990, 12.00 GMT
Precipitação ácida
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Emissões Deposição Efeitos
Partículas
Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001. Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Situ
ação
na
Euro
pa –
pre
visã
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tida
por m
odel
ação
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
Trutas
Percas A
Percas B
Sapo
Salamandras
Ameijoas
Caracóis
Lagostim
Mosca de água ord.Ephemeroptera
Tolerânca de alguns animais ao pH da água
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Ciclo do cálcio – efeito da acidificação (exemplo no Nordeste dos EUA)
Adp
tado
de:
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13/
09/0
2
Absorção de Capelas plantas
Unidades: moles de Ca /ha-ano
Entrada de Ca A partir da chuva e neve
Ca disponível no solo
Ca perdido para águas superficiais
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Efeito da acidificação
Perda de cálcio pelas membranas das folhas
Diminuição da tolerânciaao frio
Aumento da gravidade daslesões pelo gelo
O Ca e o Mgsão lixiviadosdo solo
O Al é mobilizadoe assimilado pela planta
Alterações gravesdas funções de nutriçãoe radiculares
Alumínio Cálcio e magnésio
Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001. Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Efeito da precipitação ácida em monumentos
Estátua alemâ em calcário, datada de 1702 fotografada em 1908 (esquerda) e 1969 (direita). Fotografia: Westfäliches Amt für Denkmalpflege.
Emissões Europeias (em Megatoneladas)
In: “Europe's Environment - The Dobris Assessment - Chapter 4”, EEA, 2001. Descarregado de http://reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004new.html , em 13/09/02
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos – precipitação ácida
Modelação
O gradiente de temperatura na atmosfera é o principal determinante do transporte convectivo vertical. O gradiente de temperatura é representado por
em que é o gradiente térmico, T a temperatura, e z a altura em metros.
= -T
z
Transporte convectivo vertical
Gradientes térmicos Gradiente adiabático real, real, gradiente efectivo na atmosfera, normalmente entre 4 e 7 C/km; Gradiente adiabático seco, seco, história da temperatura percorrida por uma parcela de ar seco quando ascende ou desce na atmosfera devido a forças de flutuação e momento, igual a 9,8 C/km; Gradiente pseudoadiabático (ou adiabática saturada), sat, idêntico ao anterior para uma parcela de ar saturada de vapor de água, igual a 6 C/km. Como se verifica na figura seguinte, gradiente térmico predominante na atmosfera é positivo. Isto é, a temperatura decresce com a altitude na baixa atmosfera (0-5 km).
C.P. – Transporte – gradiente vertical de temperatura
Transferência de calor - a diferença de temperatura entre a parcela e o meio promove a transferência de energia da parcela para o meio. Ceteris paribus (os restantes factores iguais), a temperatura da parcela diminui.
Expansão - pressão atmosférica diminui com a altitude, como resultado a parcela expande, enquanto sobe. Ceteris paribus, a expansão provoca a diminuição da temperatura.
Condensação - à medida que a temperatura decresce a humidade na parcela condensa para manter as condições de saturação. A condensação é acompanhada por uma libertação de energia equivalente à entalpia de condensação.
Ceteris paribus, a libertação de energia reduz a velocidade de diminuição da temperatura.
C.P. – Transporte – gradiente vertical de temperatura
À medida que uma parcela de ar sobe na atmosfera a temperatura altera-se como consequência dos seguintes factores:
Temperatura (ºC)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 5 10 15 20 25 30
Altura de mistura
Profundidade1ª camada de mistura
Camada de inversão
2ª camada de mistura
real
seca
de mistura
Altitude (m)
C.P. – Transporte – gradiente vertical de temperatura
Inversão térmica
Registo vertical horário de temperatura, humidade relativa, pressão, velocidade e direcção do vento na estação de Tampa, Florida (NOAA)
C.P. – Transporte – gradiente vertical de temperatura
Perfis verticais de temperatura (GRACE Mission. GFZ,UCAR and NCEP). GeoForschungsZentrum
Potsdam (GFZ). GFZ Potsdam, Division 1
Tipo de modelosGaussianoNuméricoEstatísticoFísico
Modelo físico de uma pluma
C.P. – Transporte – modelos
Modelo GaussianoPressupostos
Emissão contínuaConservação de massaCondições de regime permanenteOs gradientes de concentração ao longo e perpendiculares ao eixo de escoamento seguem uma distribuição Gaussiana (normal)
(18)
C.P. – Transporte – modelos Gaussianos
Modelo Gaussiano
= Concentração do poluente, g m-3
Q = Caudal emitido, g s-1
u = velocidade do vento no topo da chaminé, m s-1
y = desvio padrão da distribuição de concentração na direcção perpendicular ao escoamento, à distância x
z = desvio padrão da distribuição de concentração na direcção vertical, à distância x
= 3.1415926H = Altura efectiva de emissão
2
2
2
2
2
2
2exp
2exp
2exp
2);,,(
zzyxy
zHzHyuQHzyx
C.P. – Transporte – modelos Gaussianos
Examplo de modelos numéricos
ISCST3/PRIMERegime permanente; simula o transporte e dispersão a partir de fontes múltiplas em área ou volume, em orografias simples ou complexas;usa as classes de estabilidade de Pasquill-Guiford;até aos 50 km;simula deposição seca e húmida
AERMODRegime permanente; simula o transporte e dispersão a partir de fontes múltiplas em área ou volume, em orografias simples ou complexas; usa a teaoria da camada limite; até aos 50 km
CALPUFFMulti-camada, multi-espécies, não permanente; simula o transporte, dispersão e transformação a partir de fontes múltiplas em área, volume ou linha, em orografias simples ou complexas; usa a teaoria da camada limite; até aos 700 km
C.P. – Transporte – modelos Numéricos
Factores do emissorLocalização geográficaCaracterísticas do localConcentração do poluente e característicasDensidade do gás, velocidade, temperatura e pressãoAltura e diâmetro da chaminé
C.P. – Transporte – modelos
Monitorização
C.P. – Dispositivos para medição de emissões - princípios
Espectro electromagnético – possibilidade de interferências
C.P. – Dispositivos para medição de emissões - princípios
Métodos para análise de emissões
Extractivos In situ
C.P. – Dispositivos para medição de emissões - princípios
Laguns métodos analíticos usados em métodos extractivos
Espectroscopia de absorção
Luminescência Outros
Infra-vermelhoUltra-violeta
FluorescênciaQuimioluminescên
cia
Cromatografia em fase gasosa
Espectroscopia de emissão atómica
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
(N ou Ar)
(Hg-Cd, MCT, PbS,As2Se3
Lei de Beer-LambertTr=I/I0=e-(). c. l
c=1/((). l) log(1/Tr)(desde que se use o comprimento de onda em que se verifique absorvância zero como referência)
Tr: transmitância da luz através do gás;I0: intensidade da luz afluente /sI: intensidade da luz efluente /s(): coeficiente de absorção molecular (f(g));c: concentração do poluente;l: distância que a luz atravessa
I0
I0
I0
I
Infra-vermelho (IV) não dispersivo - absorção
Ultra-violeta (UV) não dispersivo - absorçãoLei de Beer-LambertTr=I/I0=e-(). c. l
c=1/((). l) log(1/Tr)
Tr: transmitância da luz através do gás;I0: intensidade da luz afluente /sI: intensidade da luz efluente /s(): coeficiente de absorção molecular (f(g));c: concentração do poluente;l: distância que a luz atravessa
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Qualidade ambiente - UV
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
O3
1008 UV (Amko Systems Inc.)
Qualidade ambiente – Fluorescência UV
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
SO2, H2S
4108 UV (Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Fluorescência pelo UV (SO2)SO2 + hv (210 nm) SO2* (excitado) SO2 + hv´ (240-410 nm)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Quimioluminescência pelo Ozono (NO) – 1º passo
NO + O3 NO2* + O2
NO2* NO2 + hv (600-900 nm)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Quimioluminescência pelo Ozono (NO+NO2) – 2º passoO dióxido de azoto é convertido cataliticamente (aquecimento) a NO; são medidos NO + NO2 (na forma de NO): NOx. O NO2 é determinado pela diferença NOx - NO
Qualidade ambiente – Quimiofluorescência UV
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
NOx
CLD 700 AL (Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Cromatografia – ionização à chama ( para compostos orgânicos)
R + hv R+ + e-
Em que R é um composto orgânico e hv é normalmente emitida por uma lâmpada UV(eV entre cerca de 8 e 12).
Como diferentes quantidades de energia são necessáriaspara ionizar diferentes comspostos orgânicos é possívelanalisar diferentes classes de compostos, bastando paratanto alterar a intensidade da radiação emitida
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Cromatografia – fotoionização ( para compostos orgânicos)
eV
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Cromatografia – fotoionização relativa de alguns gases
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Espectrometria de massa
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Cromatografia em fase gasosa com espectrómetro de massa (a cromatografia gasosa em conjunto com espectrometria de massa- GCMS)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões – princípios – métodos extractivos
Espectrometria de massa (Metais)
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Hidrocarbonetos voláteis
Model 10 (Vig Industries, Inc.)
Ionização à chama
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ - IV SO2, NO, NO2, NH3, T
GM 31 MULTI-COMPONENT GAS ANALYZER (Amko Systems Inc.)
Aplicações: Centrais termo-eláctricas; Incineradoreas de RSUs; Indústria de vidro, papel; Petroquímicas; Cimenteiras; Etc.
In situ - UV
GM 920 HCL(Amko Systems Inc.)
HCl
Aplicações:
• Incineradoreas de RSUs;• Indústria de vidro e alumínio;• Indústria química; • Cimenteiras.
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – infra-vermelho
GM 921 CO(Amko Systems Inc.)
Aplicações:
• Centrais termo-eléctricas;• Indústria metalúrgica;• Indústria química; • Cimenteiras.
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
CO
In situ – infra-vermelho
Aplicações:
• Centrais termo-eléctricas;• Incineradoras de RSUs;• Indústria de papel e textil.
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
CO2, H2O
GM 500 (Amko Systems Inc.)
In situ – IV
Aplicações:
• Cimenteiras;• Unidades produtoras de asfalto;• Centrais termo-eléctricas;• Indústria vidreira;• Indústria metalúrgica;
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Partículas
OMD 41 (Amko Systems Inc.)
In situ – IV
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Partículas
OMD 41 (Amko Systems Inc.)
P5B (ESC, Inc.)
In situ – Portátil
Aplicações:
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Multiparamétrico:O2, CO, NOx, SO2
ECOM-A+ 2.5 (Amko Systems Inc.)
In situ – Emissões automóveis
Aplicações:
• Gases de escape
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Multiparamétrico:Hidrocarbonetos totais, CO, CO2, O2, NO/NOx, HC, N2O, SO2, CH4
MEXA 7000 V2 (HORIBA)
Controlo de emissões
Filtros de mangas – unidades móveis
(Adwest Technologies Inc.)
Trunkline (TM)(Air Cleaning Technologies Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Filtração
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Filtração – efluente húmido
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Venturi
Mystaire Venturis(Misonix Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Scrubbers
Mystaire Waterweb®
(Misonix Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Scubbers de alta eficiência
Sonimist pretreatment chamber(Misonix Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Colunas de adsorção
Mystaire MVS(Misonix Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Precipitadores electroestáticos
(Environmental Elements Corporation)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Filtros de mangas
(Environmental Elements Corporation)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Ciclones
(Adwest Technologies Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Incineração/oxidação
Retox RTO(Adwest Technologies Inc.)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Incineração
Consumat (R)(Consultech Systems)
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Oxidação catalítica
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Distância a sotavento (km) Distância a sotavento (km)
Dispersão horizontal Dispersão vertical