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Aula Aula 77

Química da Atmosfera Química da Atmosfera -- Parte IIIParte III

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Instituto de Ciências ExatasDepartamento de Química

Química Analítica Ambiental

Química da Atmosfera Química da Atmosfera -- Parte IIIParte III

AMOSTRAS DE “AR”: - Aspectos analíticos

- Métodos de análise

Prof. Rafael Arromba de SousaJuiz de Fora, 1o semestre de 2015

1

1) Relembrando os conceitos de físico-química, a formação do ozônioestratosférico (slide 21) é endotérmica ou exotérmica? Por quê?

O + OO + O22 �� OO33 + calor+ calor

22)) (Para(Para pesquisar)pesquisar) Qual a consequencia que o Protocolo de Montreal trouxepara a química sintética, em relação à preservação da camada de ozônio?

Química do ozônio – Respostas Respostas ?? ??

para a química sintética, em relação à preservação da camada de ozônio?

33)) (Para(Para pesquisar)pesquisar) Como podem ser formados radicais hidroxilas nas altascamadas da estratosfera?

2

Aulas 6Aulas 6 e e 7:7:

Composição química e os principais poluentes da atmosferaComposição química e os principais poluentes da atmosfera

Características gerais da atmosferaCaracterísticas gerais da atmosfera

Transporte de substâncias na biosfera e os Ciclos biogeoquímicosTransporte de substâncias na biosfera e os Ciclos biogeoquímicos

Principais problemas ambientais relacionados à poluição atmosféricaPrincipais problemas ambientais relacionados à poluição atmosférica

Relembrando ...

Principais problemas ambientais relacionados à poluição atmosféricaPrincipais problemas ambientais relacionados à poluição atmosférica

3

COMO TRABALHAR COM AS AMOSTRAS DE “AR”:

Aspectos analíticos

Métodos de análise

As amostras de ar

“Outdoor” “Outdoor” samplingsampling “Indoor” “Indoor” samplingsamplingA

tmosfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras abert

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

Atm

osfe

ras in

tern

as

4

Monitoração ambientalMonitoração ambiental

�� Ambientes contaminados:Ambientes contaminados:

- Gases provenientes do solo- Compostos voláteis no ambiente de trabalho (saúde ocupacional)

�� A contaminação de ambos os ambientes podem ser prejudiciais à saúde humana !

Atm

osfe

ras abert

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ras abert

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as

Amostragem de ar

PROCEDIMENTO GERALPROCEDIMENTO GERAL

Retenção/ Retenção/ PréPré--concentração dos concentração dos analitosanalitos seguida de uma seguida de uma extração extração ou ou dessorçãodessorção

Obtenção da amostra laboratorial considerando a representatividade da mesmaNECESSÁRIA quando não se tem disponível um equipamento para monitoração em tempo realNECESSÁRIA quando não se tem disponível um equipamento para monitoração em tempo real

Sorção em Sorção em suportessuportes::

5

SoxhletSoxhletUltrasomUltrasom

Extração com fluido supercríticoExtração com fluido supercrítico

Sorção em Sorção em suportessuportes::-- sílica gelsílica gel-- fibrasfibras-- polímeros orgânicospolímeros orgânicos

MODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃOMODIFICADOS QUIMICAMENTE OU NÃO

Equipamentos específicosEquipamentos específicos “Monitor Beta” Usado para coleta de material particulado

Injetor GCInjetor GC

Amostragem de ar

Exemplos de Exemplos de amostradoresamostradores de “ar”de “ar”

PERMITE realizar as análises no laboratório e se adéqua à determinação de traços

Técnicas instrumentais usuaisTécnicas instrumentais usuais((tipotipo: depende do : depende do analitoanalito))

Possibilitada pela Possibilitada pela etapa de préetapa de pré--concentraçãoconcentração

Amostradores de “grandes volumes”

6

1) 1) Total suspended particle

sampler (TSP)

ColetaColeta parículasparículas dodo arar queque fluiflui((vazãovazão ee tempotempo determinadosdeterminados))porpor umum filtrofiltro ((fibrafibra dede vidrovidro))

22)) PM-10 samplers

ColetaColeta partículaspartículas comcom ᶲɸ << 1010 µmµmUsaUsa filtrosfiltros dede::- fibra de vidro- teflon

Amostragem de ar

33)) High volume PS-1 samplers

ParaPara baixas concentrações de baixas concentrações de SVOCsSVOCs, , PCBsPCBs, , pesticidaspesticidas e e dioxinas cloradasdioxinas cloradas

PersonalPersonal samplingsampling pumpspumps::

Exemplos de Exemplos de amostradoresamostradores de “ar”de “ar”

11)) CanisterCanister samplerssamplers ou ou TedlarTedlar bagbag

7

11)) CanisterCanister samplerssamplers ou ou TedlarTedlar bagbag

O ar é “aprisionado” em diferentes tipos O ar é “aprisionado” em diferentes tipos de recipientes, dependendo da de recipientes, dependendo da

concentração esperadaconcentração esperada

2) 2) ““AmostradorAmostrador de fita” (de fita” (Monitor BetaMonitor Beta))ParaPara materiais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fitamateriais particulados, filtra o ar usando um material enrolado na forma de uma fita

33) ) Tubos Tubos sorventessorventes ouou impingersimpingers

Tubos com materiais Tubos com materiais sorventessorventes ou com líquidos (ou com líquidos (impingersimpingers) nos quais os ) nos quais os analitosanalitos ficam ficam sorvidos ou dissolvidossorvidos ou dissolvidos

InerteInerte

ImpermeávelImpermeável

Transparente ou nãoTransparente ou não

Amostragem de ar

OO ““arar”” ouou constituintesconstituintes dodo arar sãosão SEMPRESEMPRE retidosretidos emem umum RECIPIENTE/RECIPIENTE/ MATERIALMATERIALÚNICOÚNICO

MASMAS existemexistem diversosdiversos termostermos técnicostécnicos parapara diferenciardiferenciar asas formasformas ee frequenciafrequencia dadaamostragemamostragem ��

Consideração importante:Consideração importante:

8

ExEx::

1) Termo “amostragem de fonte”: 1) Termo “amostragem de fonte”: amostragem de chaminé

2) Termo “amostragem individual”:2) Termo “amostragem individual”: “Amostragem ... realizada com a finalidade de avaliar razão de exposição ... Utiliza como instrumento equipamento carregado individualmente”.(Para exemplos de amostradores individuais, acessar http://www.sensidyne.com/)

Qualidade do ar e Legislação

HISTÓRICO

1)1) ResoluçãoResolução CONAMACONAMA nºnº 0505,, dede 1515..0606..8989,, queque instituiuinstituiu oo ProgramaPrograma NacionalNacional dedeControleControle dada QualidadeQualidade dodo ArAr "PRONAR”"PRONAR”

2)2) Resolução/CONAMA/Resolução/CONAMA/ nº nº 003 003 de de 28 28 de junho de de junho de 19901990

�� Estabeleceu os padrões nacionais de qualidade do arEstabeleceu os padrões nacionais de qualidade do ar

9

�� Definiu a forma de amostragem: Definiu a forma de amostragem: -- Amostrador de grandes volumes (Hi-vol) ou equivalente

�� Definiu os métodos para a monitoração de Definiu os métodos para a monitoração de diferentes parâmetrosdiferentes parâmetros-- Partículas totais em suspensão-- SO2

-- COCO-- O3

-- Fumaça-- Partículas inaláveis-- NO2

Qualidade do ar e Legislação

HISTÓRICO

1)1) ResoluçãoResolução CONAMACONAMA nºnº 0505,, dede 1515..0606..8989,, queque instituiuinstituiu oo ProgramaPrograma NacionalNacional dede ControleControledada QualidadeQualidade dodo ArAr "PRONAR"PRONAR

2)2) Resolução/CONAMA/nºResolução/CONAMA/nº 003003 dede 2828 dede junhojunho dede 19901990

�� Padrões estabelecidos (limites máximos):- Saúde da população

10

- Saúde da população- Danos à fauna e à flora

�� Define que “poluente atmosférico” é qualquer forma de matéria ou energiaque afetem o ar alterando seus padrões de qualidade

�� Exige estratégias de controle das emissões para manter ou atingir ospadrões de qualidade estabelecidos

�� Esclarece que a monitoração de partículas e espécies químicas é importantee frequentemente necessária. Métodos recomendados:

Monitoração de partículas e espécies químicas – Entendendo os métodos

�� ExcetoExceto parapara “partículas”“partículas” (quantificação(quantificação dasdas partículaspartículas))::métodosmétodos ópticosópticos parapara contagemcontagem

-- EspectrofotometriaEspectrofotometria nono UVUV--VisVis (“(“colorimetriacolorimetria”)”)-- EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR

�� AnáliseAnálise químicaquímica dasdas partículaspartículas diversasdiversas técnicastécnicas podempodem serser aplicadasaplicadas::

11


Os ANALITOS e os Os ANALITOS e os MÉTODOS:MÉTODOS:

SO2

O3

NO2

Espectrofotometria Espectrofotometria UVUV--VisVis

Reação com:

1- formaldeídoformaldeído; 2- pp--rosanilinarosanilina

Reação com com KI KI em meio de amidoem meio de amido

Reação com:

12

NO2 Reação com:

1- amina orgânicaamina orgânica; 2- NN--((11--naftiletilenodiamina)naftiletilenodiamina)

Amostra gasosa

BorbulhadaBorbulhada em em soluções específicassoluções específicas Formação de

produtos coloridos“Impregnada”“Impregnada” em um em um

filtro (contendo agentes filtro (contendo agentes específicos)específicos)

Reações com reagentes Reações com reagentes específicosespecíficos


... Os MÉTODOS baseados na espectrofotometria UV-Vis não são mais considerados métodos “avançados”. Mas são adequados e confiáveisadequados e confiáveis para estas aplicações!

�� ALGUNS DETALHES

Determinação de SOSO22:

Reação 1: : SOSO + CH+ CH O + HO + H O O �� HOCHHOCH SOSO H (reação de oxidação do SOH (reação de oxidação do SO ))

13

Reação 1: : SOSO22 + CH+ CH22O + HO + H22O O �� HOCHHOCH22SOSO33H (reação de oxidação do SOH (reação de oxidação do SO22))

Reação 2: : HOHOCHCH22SOSO33HH + p+ p--rosanilinarosanilina �� ácác. . pp--rosanilinarosanilinametilsulfônicometilsulfônico

CHCH22SOSO33HH

CHCH22SOSO33HH

CHCH22SOSO33HH

HH


�� ALGUNS DETALHES

Determinação de OO33:

Reação 1: :

14

OO33 + 2 KI + H+ 2 KI + H22O O �� 2 KOH + 2 KOH + OO22 + I+ I22

(reação de redução do O(reação de redução do O33))

Reação 2: :

II22 + amido + amido �� complexo azulcomplexo azul

ββ-- amiloseamilose

Determinação de NONO22:

Reação 1

FORMAÇÃO DO ÁC. NITROSO:FORMAÇÃO DO ÁC. NITROSO:2 2 NONO22 + H+ H22O O �� HNOHNO22 + H+ H++ + NO+ NO33

--

Reação 2

REAÇÃO COM REAÇÃO COM AMINA ORGÂNICAAMINA ORGÂNICA(formação do íon (formação do íon diazôniodiazônio))

15

Reação 3 REAÇÃO COM REAÇÃO COM NN--(1(1--NAFTILETILENODIAMINA)NAFTILETILENODIAMINA)


Os ANALITOS e os Os ANALITOS e os MÉTODOS:MÉTODOS:

CO

CO2

Absorção em: 2165 2165 –– 2183 2183 cm -1

Absorção em: 23422342 cm -1

Espectrofotometria Espectrofotometria IRIR

16

�� EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR podepode serser aplicadaaplicada aa outrosoutros gasesgases ee substânciassubstâncias::

O3, NO, SO2, ácido fórmico, VOCs e HPAs

Espectros de referência para mais de 100 compostos!

wwwwww..epaepa..gov/ttn/emc/ftir/welcomegov/ttn/emc/ftir/welcome..htmlhtml

�� MelhorarMelhorar aa detectabilidadedetectabilidade aa EPAEPA recomendarecomenda oo usouso dada CromatografiaCromatografia GasosaGasosa


Os ANALITOS e os MÉTODOSOs ANALITOS e os MÉTODOS

�� EspectrofotometriaEspectrofotometria nono IRIR (aspectos(aspectos práticos)práticos)::

CUBETASCUBETAS OUOU CELASCELAS �� caminhoscaminhos ópticosópticos “longos”“longos”

1010 cmcm �� parapara analitosanalitos emem concentraçõesconcentrações “altas”“altas”

17

2020 –– 100100 mm �� parapara analitosanalitos emem concentraçõesconcentrações “baixas”“baixas”

janelasjanelas ópticasópticas dede KBrKBr

Qualidade do ar e Qualidade do ar e Química analíticaQuímica analítica

EspéciesEspéciesorgânicasorgânicas

EspéciesEspéciesinorgânicasinorgânicas

Monitoração “completa”Monitoração “completa”da qualidade do arda qualidade do ar

18

da qualidade do arda qualidade do ar

Espécies químicas Espécies químicas gasosasgasosas

Espécies químicas Espécies químicas adsorvidas em adsorvidas em

sólidossólidos

�Análise da atmosfera: trabalho complexo e um campo commuitos aspectos a serem estudados/ estabelecidos

Qualidade do ar e Química analítica

EspéciesEspéciesorgânicasorgânicas

EspéciesEspéciesinorgânicasinorgânicas

LITERATURA RECOMENDADA

19

YamanYaman, M. & , M. & ErelaErela, E. , E. Combining PreconcentrationMethods for the Determination of Lead and Nickelin Ambient Air by FAAS, At. , At. SpectrosSpectros. . 33 33 ((20122012) ) 212212

CamelCamel, V. M. & Cauda, M. , V. M. & Cauda, M. Trace Enrichtment Methodsfor the Determination of Organic Pollutants in Ambient

Air, J. , J. ChromatogrChromatogr. A. . A. 710 710 ((19951995) ) 33

1º TVC...

BONS ESTUDOS !!BONS ESTUDOS !!

20

Ref

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BairdBaird,, CC.. QuímicaQuímica AmbientalAmbiental;; TraduçãoTradução MariaMaria AngelesAngeles LoboLobo RecioRecio ee LizLiz CarlosCarlos MM.. Carrera,Carrera, 22 eded,, PortoPorto

Alegre,Alegre, BookmanBookman,, 20022002..

MozetoMozeto,, AA.. QuímicaQuímica NovaNova nana EscolaEscola ,, CadernosCadernos TemáticosTemáticos dede QuímicaQuímica NovaNova nana Escola,Escola, 20012001,, 4141..

http://www.clu-in.org/issues/default.focus/sec/vapor_intrusion/cat/site_investigation_tools/,,

acessadoacessado emem 1616--0707--1313..

Zhang,Zhang, CC.. CC.. FundamentalsFundamentals ofof EnvironmentalEnvironmental SamplingSampling andand AnalysisAnalysis,, Canada,Canada, JohnJohn WileyWiley && Sons,Sons, 20072007..

http://www.uregina.ca/science/chem-biochem/facilities/TAF1/Air%20Sampling.html,, acessadoacessado emem 1717--0707--1313..

http://blogs.dallasobserver.com/unfairpark/2012/04/meet_the_most_scrutinized_frac.php,,


Ref

erê

nci

as u

sad

as n

est

a au

la


http://www.newterra.com/solutions/tedlar-gas-sampling-bags/,, acessadoacessado emem 1717--0707--1313..

http://www.ibama.gov.br/areas-tematicas-qa/programa-proconve,, acessadoacessado emem 1919--0707--1313..

http://www.mma.gov.br/estruturas/163/_arquivos/promot_163.pdf ,, acessadoacessado emem 1919--0707--1313..

FUNDACENTROFUNDACENTRO.. OO TamanhoTamanho dasdas PartículasPartículas dede PoeiraPoeira SuspensasSuspensas nono ArAr dodo AmbienteAmbiente dede Trabalho,Trabalho, MinistérioMinistério

dodo TrabalhoTrabalho ee Emprego,Emprego, 20012001..

Campos,Campos, VV.. PP.. etet alal.. QuímicaQuímica Nova,Nova, 2929,, 20062006,, 872872..

http://www.relma.com.br/global/produtos/13831316400.jpg ,, acessadaacessada 2020--0707--1313..21

química da atmosfera -- parte iiimica_da... · 2015. 5. 7. · 1) relembrando os conceitos de...

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