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
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
Exemplos das reacções químicas básicas que ocorrem
na camada de ozono estratosférico
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
rarefacção da camada de ozono estratosférico
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
Directivas Comunitárias
In: “Fact sheet: “Air Quality Term 2001”. Eupean Environment Agency. Descarregado de: http://themes.eea.eu.int/all_factsheets_box
Em 12/02/02
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
Valores de referência para a qualidade do ar na UE - 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.
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
In: “Tropospheric Ozone in EU - The consolidated report. Topic report No 8/1998”. EEA (European Environment Agency)
Valores de referência para a qualidade do ar na UE - ozono
Threshold value
set by
Excesso de ozono troposférico a cima dos 75 ppb
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
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
Nevoeiro fotoquímico
C.P. – Alterações químicas
Formação e oxidantes - Modelo Simplista.
1
NO2
+
Luz

NO
2
O
+
O2

O3
3
O3
+
NO

NO2
4
O
+
HC

HCO-
5
HCO-
+
O2

HCO3-
6
HCO3-
+
HC

Aldeídos, cetonas, etc.
7
HCO3-
+
NO

8
HCO3-
+
O2
9
HCO3-
+
NO2
+
O
+
O2
HCO2-
+
NO2

O3
+
HCO2-

PAN
C.P. – Alterações químicas formação de ozono
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. – 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
Visibilidade (km)na Europa em 21 Julho 1990, 12.00 GMT
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
Precipitação ácida
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
precipitação ácida
Emissões
Deposição
Partículas
Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001.
Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
Efeitos
Situação na Europa – previsão obtida por modelação
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
precipitação ácida
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
Tolerânca de alguns animais ao pH da água
Trutas
Percas A
Percas B
Sapo
Salamandras
Ameijoas
Lagostim
Caracóis
Mosca de água
ord.Ephemeroptera
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
precipitação ácida
Unidades: moles de Ca /ha-ano
Absorção de Ca
pelas plantas
Ca disponível
no solo
Entrada de Ca
A partir da chuva e
neve
Ca perdido
para águas
superficiais
Adptado de: “Acid Rain Revisited”, Science Links, 2001.
Descarregado de: http://www.hbrook.sr.unh.edu/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
Ciclo do cálcio – efeito da acidificação (exemplo no Nordeste dos EUA)
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
precipitação ácida
Efeito da acidificação
O Ca e o Mg
são lixiviados
do solo
Perda de cálcio
pelas membranas
das folhas
O Al é mobilizado
e assimilado pela
planta
Diminuição
da tolerância
ao frio
Aumento da
gravidade das
lesões pelo gelo
Alterações graves
das funções de nutrição
e 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.
C.P. – Efeitos dos poluentes atmosféricos –
precipitação ácida
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
Modelação
C.P. – Transporte – gradiente vertical de
temperatura
Transporte convectivo vertical
O gradiente de temperatura na atmosfera é o principal determinante do transporte convectivo
vertical. O gradiente de temperatura é representado por
=-
T
z
em que  é o gradiente térmico, T a temperatura, e z a altura em metros.
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
À medida que uma parcela de ar sobe na atmosfera a temperatura altera-se como consequência
dos seguintes factores:
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
Inversão térmica
Altitude (m)
1200
real
1000
2ª camada de mist ura
seca
800
Camada de inversão
600
Altura de mistura
400
Profundidade
1ª camada de mist ura
200
de mistura
0
0
5
10
15
Temperatura (ºC)
20
25
30
C.P. – Transporte – gradiente vertical de
temperatura
Perfis verticais de temperatura (GRACE Mission. GFZ,UCAR and NCEP).
GeoForschungsZentrum
Potsdam (GFZ). GFZ Potsdam, Division 1
Registo vertical horário de temperatura, humidade relativa,
pressão, velocidade e direcção do vento na estação de Tampa,
Florida (NOAA)
C.P. – Transporte – modelos
Tipo de modelos
Gaussiano
Numérico
Estatístico
Físico
Modelo físico de uma pluma
C.P. – Transporte – modelos Gaussianos
Modelo Gaussiano
Pressupostos
Emissão contínua
Conservação de massa
Condições de regime
permanente
Os gradientes de
concentração ao longo e
perpendiculares ao eixo
de escoamento seguem
uma distribuição
Gaussiana (normal)
(18)
C.P. – Transporte – modelos Gaussianos
Modelo Gaussiano
2
 y 2 
 H  z 2  
Q
  H  z  

 ( x , y , z; H ) 
exp 2  exp

exp




2
2
2u y x
2

2

2


y
z
z




 

 = 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
 = 3.1415926
H = Altura efectiva de emissão
C.P. – Transporte – modelos Numéricos
Examplo de modelos numéricos
ISCST3/PRIME
AERMOD
CALPUFF
Regime 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
Regime 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
Multi-camada, multiespécies, 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
Factores do emissor
Localização geográfica
Características do local
Concentração do
poluente e características
Densidade do gás,
velocidade, temperatura
e pressão
Altura e diâmetro da
chaminé
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-vermelho
Ultra-violeta
Fluorescência
Quimioluminescência
Cromatografia em
fase gasosa
Espectroscopia de
emissão atómica
C.P. – Dispositivos para medição de emissões –
princípios – métodos extractivos
Infra-vermelho (IV) não dispersivo - absorção
(Hg-Cd, MCT, PbS,
As2Se3
Lei de Beer-Lambert
Tr=I/I0=e-(l). c. l
I
(N ou Ar)
I0
I0
I0
c=1/((l). 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 /s
I: intensidade da luz efluente /s
(l): 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
Ultra-violeta (UV) não dispersivo - absorção
Lei de Beer-Lambert
Tr=I/I0=e-(l). c. l
c=1/((l). l) log(1/Tr)
Tr: transmitância da luz através do gás;
I0: intensidade da luz afluente /s
I: intensidade da luz efluente /s
(l): coeficiente de absorção molecular (f(g));
c: concentração do poluente;
l: distância que a luz atravessa
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente - UV
O3
Aplicações:
• Qualquer
1008 UV
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente – Fluorescência UV
SO2, H2S
Aplicações:
• Qualquer
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 passo
O 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
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente – Quimiofluorescência UV
NOx
Aplicações:
• Qualquer
CLD 700 AL
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões –
princípios – métodos extractivos
Cromatografia – ionização à chama ( para compostos orgânicos)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões –
princípios – métodos extractivos
Cromatografia – fotoionização ( para compostos orgânicos)
R + hv  R+ + eEm que R é um composto orgânico e hv é
normalmente emitida por uma lâmpada UV
(eV entre cerca de 8 e 12).
eV
Como diferentes quantidades de energia são necessárias
para ionizar diferentes comspostos orgânicos é possível
analisar diferentes classes de compostos, bastando para
tanto alterar a intensidade da radiação emitida
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 massaGCMS)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões –
princípios – métodos extractivos
Espectrometria de massa (Metais)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
Ionização à chama
Hidrocarbonetos
voláteis
Aplicações:
Model 10
(Vig Industries, Inc.)
• Qualquer
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ - IV
SO2, NO, NO2, NH3, T
Aplicações:
Centrais termo-eláctricas;
Incineradoreas de RSUs;
Indústria de vidro, papel;
Petroquímicas;
Cimenteiras;
GM 31 MULTI-COMPONENT GAS ANALYZER
(Amko Systems Inc.)
Etc.
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ - UV
HCl
Aplicações:
• Incineradoreas de RSUs;
• Indústria de vidro e alumínio;
• Indústria química;
• Cimenteiras.
GM 920 HCL
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – infra-vermelho
CO
Aplicações:
• Centrais termo-eléctricas;
• Indústria metalúrgica;
• Indústria química;
GM 921 CO
(Amko Systems Inc.)
• Cimenteiras.
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – infra-vermelho
CO2, H2O
Aplicações:
• Centrais termo-eléctricas;
• Incineradoras de RSUs;
• Indústria de papel e textil.
GM 500
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – IV
Partículas
Aplicações:
• Cimenteiras;
• Unidades produtoras de asfalto;
• Centrais termo-eléctricas;
• Indústria vidreira;
• Indústria metalúrgica;
OMD 41
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – IV
Partículas
Aplicações:
• Qualquer
OMD 41
(Amko Systems Inc.)
P5B
(ESC, Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – Portátil
Multiparamétrico:
O2, CO, NOx, SO2
Aplicações:
• Qualquer
ECOM-A+ 2.5
(Amko Systems Inc.)
C.P. – Dispositivos para medição de emissões
In situ – Emissões automóveis
Multiparamétrico:
Hidrocarbonetos totais, CO, CO2,
O2, NO/NOx, HC, N2O, SO2, CH4
Aplicações:
• Gases de escape
MEXA 7000 V2
(HORIBA)
Controlo de emissões
C.P. – Dispositivos para controlo de emissões
Filtros de mangas – unidades móveis
Trunkline (TM)
(Air Cleaning Technologies Inc.)
(Adwest 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
Dispersão horizontal
Distância a sotavento (km)
Dispersão vertical
Distância a sotavento (km)