QUÍMICA
AMBIENTAL
Prof. : Rivaldo Sampaio
Química
• 1992: Rio de Janeiro, Brasil, Conferência da O.N.U.
sobre o Desenvolvimento e Meio Ambiente, Rio-92:
a Educação Ambiental é considerada fundamental para
que se atinja o desenvolvimento sustentável por parte de um
país;
Obs.: AGENDA 21: preconiza o desenvolvimento sustentável
dos países para o século XXI, compatibilizando a conservação
ambiental, a justiça social e o crescimento econômico.
MEIO AMBIENTE :
• é o conjunto de condições, leis, influências, alterações e
interações de ordem física, química e biológica, que permite,
abriga e rege a vida em todas as suas formas (art. 3º, I, da
Lei 6.938, de 31.8.81).
O HOMEM X MEIO AMBIENTE :
• o homem é um grande modificador do meio
• início: domínio do fogo (queima de matas e florestas para o
plantio e obtenção de combustível)
• modificação do meio de acordo com suas necessidades e
crescimento vertiginoso da população
• conseqüências: erosão e desertificação do solo e poluição do
meio ambiente em geral
• resultado: não poderá suportar indefinidamente os subprodutos
introduzidos em seu meio ambiente natural.
POLUIÇÃO
DO
AR
COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA
Gases
% em Volume
Nitrogênio
Oxigênio
Vapor de água
Argônio
Dióxido de Carbono
Neon
Hélio
Metano
78.1%
21%
varia de 0 - 4%
0.93%
por volta de 0.3%
abaixo dos 0.002%
0.0005%
0.0002%
PRINCIPAIS
POLUENTES DO AR
CO2
CH4
NO
NO2
CFCs, HCFCs, HFCs
CO
SO
O3
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
• FONTES
 respiração, decomposição de plantas e animais e
queimadas naturais de florestas;
 queima de combustíveis fósseis, desflorestamento,
queima de biomassa e fabricação de cimento
• CONCENTRAÇÃO
 antes 1750 - 280 ppmv (partes por milhão por volume )
 em 1992 – 355 ppmv
 atualmente – 400 ppmv
• EFEITOS
 Principal gás do “efeito estufa”
METANO (CH4)
• FONTES
 Matéria orgânica em decomposição
 Cultivo de arroz, queima de biomassa, queima de
combustíveis fósseis
• CONCENTRAÇÃO
 Atual – 1,72 ppmv
 Antes Revolução Industrial – 0,8 ppmv
• EFEITOS
 Pulmões
 Sistema cardiovascular e sistema nervoso
ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NO, NO2)
• FONTES
 Oceanos, florestas tropicais
 Produção de nylon, ácido nítrico, atividades agrícolas,
queima de biomassa e queima de combustíveis fósseis
• CONCENTRAÇÃO
 Em 1993 – 310 ppbv (partes por bilhão por volume)
 Antes Revolução Industrial – 275 ppbv
• EFEITOS
 Inflamações do sistema respiratório
 Chuva ácida
 Reduz fotossíntese
HALOCARBONOS (CFCs, HCFCs, HFCs)
• FONTES
 Produção de aerossóis, espuma, indústria de ar condicionado
• CONCENTRAÇÃO
 Em 1992 - CFC 11 – 280 pptv (partes por trilhão por volume)
- CFC 12 – 484 ppt
- CFC 113 – 60 pptv
• EFEITOS
 Destruição da camada de ozônio (CFCs e HCFCs)
 Efeito estufa
 Radiação ultravioleta (queimaduras de pele, câncer de
pele)
MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
• FONTES
 Tráfego (veículos)
 Indústrias
 Vegetação
• CONCENTRAÇÃO
 A partir dos anos 80, a emissão de CO pelos
automóveis passou de 33 gCO/Km para 0,43 gCO/Km o
que resultou numa queda progressiva na poluição,
mesmo com o aumento da frota de veículos. Contudo
em 2000 apresentou um pequeno crescimento.
• EFEITOS
Concentração
atmosférica de
CO (ppm)
Tempo médio para
acumulação
(minutos)
50
150
100
120
250
120
500
90
1.000
10.000
60
5
Sintomas
Dor de cabeça
leve
Dor de cabeça
moderada e
tontura
Dor de cabeça
severa e tontura
Náuseas, vômitos,
colapso
Coma
Morte
DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
• FONTES
 Combustão (petróleo e carvão mineral)
 Veículos à diesel
 Erupções vulcânicas
• EFEITOS
 Sistema respiratório
 Problemas cardiovasculares
 Chuva ácida
A CHUVA É, NATURALMENTE, UM POUCO
ÁCIDA!
• os animais e o homem, ao respirarem, liberam gás carbônico
(CO2) na atmosfera.
• então quando chove:
CO2(g) + H2O(l)  H2CO3(aq)
• deixando a chuva ligeiramente ácida (pH = 5,7), já que se
trata de um ácido fraco
•
as chuvas ácidas são causadas principalmente pelos:
1.
óxidos de nitrogênio: (NO e NO2)
N2(g) + O2(g) → 2NO(g)
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g)
2.
óxidos de enxofre: (SO2)
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)
•
consequências:
 A água dos rios e lagos se torna ácida e, conseqüentemente,
imprópria para à vida de peixes e outras espécies.
 corrosão do ferro pelo ácido sulfúrico
Fe(s) + H2SO4(aq)  H2(g) + FeSO4(s)
 corrosão do mármore pelo ácido sulfúrico
H2SO4(aq) + CaCO3(s)  CaSO4(aq) + H2CO3(aq)
OZÔNIO (O3)
• FONTES
 reação dos hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio na
presença de luz solar
• CONCENTRAÇÃO
 0,3 ppmv
• EFEITOS
 Irritação dos olhos e vias respiratórias
 Envelhecimento precoce e corrosão dos tecidos
EFEITO ESTUFA
E
BURACO NA CAMADA
DE OZÔNIO
Mocinho ou vilão?
ENTENDENDO O EFEITO ESTUFA
A TERRA: UMA GRANDE ESTUFA
Efeito Estufa natural (“mocinho”): grande parte se deve a
presença de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e
água líquida 12%)
Em conseqüência da poluição (“vilão”): Se deve
principalmente pelo (CO2), (CH4), (N2O), clorofluorcarbonetos
(CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e (SF6)
O SUPERAQUECIMENTO GLOBAL E SUAS
CONSEQÜÊNCIAS
INVERSÃO TÉRMICA E SMOG :
• Smog = smoke (fumaça) + fog (neblina)
• em 1952, em Londres, o smog
provocou a morte 3,5 a 4 mil pessoas
Derretimento de geleiras
Inundações
Desertificação
Furacões
Ondas gigantes
Fome e miséria
O PROTOCOLO DE KYOTO (1997)
 entre
2008 e 2012, os países industrializados devem diminuir
a emissão de gases poluentes a um nível 5,2% menor que a
média de 1990.
 E.U.A. se recusam a ratificar o acordo em 2001
METAS DE REDUÇÃO
Países da União Européia – 8%
Estados Unidos – 7%
Japão – 6%
Para a China e os países em desenvolvimento, como Brasil, Índia
e México, ainda não foram estabelecidos níveis de redução.
ESTAMOS PERDENDO
PROTEÇÃO
O QUE É A CAMADA DE OZÔNIO?
• formada por um gás levemente
azulado de odor bastante forte
• situada na estratosfera (10 a 50Km da
superfície terrestre)
COMO A CAMADA DE
OZÔNIO PROTEGE A TERRA?
• absorve a radiação ultravioleta
(UVA, UVB, UVC) do Sol,
impedindo que a maior parte
dela atinja a superfície terrestre
CONHEÇA AS RADIAÇÕES ULTRAVIOLETAS
radiação U.V. λ ( em nm)
320 - 400
não são absorvidos pela c.O3
não possuem efeitos maléficos
ao ser humano
280 - 320
são parcialmente absorvidos
pela camada de ozônio
vermelhidão na pele e diferentes tipos de câncer de pele
UVA
UVB
UVC
efeitos
< 280
totalmente absorvidos pela c O3
podem danificar a córnea
QUIMICAMENTE TEMOS:
FORMAÇÃO:
O2

UV
O2

O


O

O
O3
DESTRUIÇÃO:
O3

UV

O2

O
• equilíbrio natural entre formação e destruição do ozônio
COMO SE FORMA O BURACO NA CAMADA DE
OZÔNIO?
• os CFCs sobem lentamente para camadas superiores à
camada de ozônio. Os raios ultravioletas decompõe os
CFCs, liberando átomos de Cloro (Cl). O cloro como é mais
denso, desce, voltando para a camada de ozônio,
destruindo-a.
Cl  O3  ClO  O2
ClO  Cl  O
• MECANISMO REACIONAL:
ACOMPANHE A EVOLUÇÃO DO BURACO NA
CAMADA DE OZÔNIO (1980-1991)
SITUAÇÃO ATUAL DA CAMADA DE OZÔNIO
Em setembro de 2000,
com 29,78 milhões de
Km2
Em setembro de 2003,
com 28,2 milhões de
Km2
OS EFEITOS DA DIMINUIÇÃO DA CAMADA DE
OZÔNIO ATINGEM O HEMISFÉRIO SUL:
aumento nos casos de câncer de pele e catarata em
regiões do hemisfério sul, como a Austrália, Nova Zelândia,
África do Sul e Patagônia.
O Ministério da Saúde do Chile informou que desde o
aparecimento do buraco na camada de ozônio sobre o pólo
Sul, os casos de câncer de pele no Chile cresceram 133%;
atualmente o governo faz campanhas para a população
utilizar cremes protetores para a pele e não ficar exposta ao
sol durante as horas mais críticas do dia.
 Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos
cidadãos acima de 65 anos apresentam alguma forma de
câncer de pele; a lei local obriga as crianças a usarem
grandes chapéus e cachecóis quando vão à escola, para se
protegerem das radiações ultravioletas.
 A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que
apenas na Austrália, estejam surgindo anualmente 10 mil
casos de carcinoma de pele por causa da redução da
camada de ozônio.
CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES POR
VEÍCULOS AUTOMOTORES
Uso de combustíveis menos
poluidores, o gás natural por
exemplo
Instalação de catalisadores
Operação e manutenção
adequadas do veículo
Rodízio de carros
CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES PELAS
INDÚSTRIAS
Altura adequada das chaminés de indústrias,
facilitando a dispersão dos poluentes
Uso de matérias primas e combustíveis que resultem em
resíduos gasosos menos poluidores
Melhoria da combustão: quanto mais completa a combustão,
“menor a emissão de poluentes”
Instalação de filtros nas chaminés
Tratamento de resíduos químicos
O QUE PODEMOS FAZER PARA CONTRIBUIR COM A
DIMINUIÇÃO DE POLUENTES?
Evitar queimar compostos orgânicos ou lixo de
um modo geral
Plantar mais árvores
Reduzir e reciclar o lixo
Fazer vistorias constantes em seus veículos e
se empresário, em suas indústrias.
Buscar utilizar fontes renováveis de energia
O MATERIAL E O TEMPO GASTO PARA SUA
DECOMPOSIÇÃO
MATERIAL
TEMPO
restos orgânicos
algumas semanas
papéis
3 a 6 meses
goma de mascar
5 anos
lata de alumínio
100 anos
vidro
10.000 anos
plástico
100 anos
cimento
50.000 anos
embalagens longa vida
100 a 200 anos
borracha
tempo indeterminado
filtro de cigarro
5 anos
tampa de garrafa
150 anos
pano
6 meses a um ano
Incêndio em Santa Maria
-
Intoxicação por cianeto ( CN ) :
* De onde veio ?
decomposição do isocianato de metila (H3CNCO),
presente na espuma de poliuretano (isolamento
acústico)
V.L.T. = 20 p.p.b. (olfato humano: acima de 200 p.p.b.)
V.L.T. (p/ CO) = 39 p.p.b.
• Quais são os sintomas ?
- corrosivo ao trato respiratório;
- dores de cabeça, fraqueza, tontura, náuseas, respiração
difícil e vômito;
- cianose (cor azulada da pele);
- batimentos cardíacos fracos e irregulares, perda da
consciência, convulsões, coma e morte.
- bloqueia a cadeia respiratória e, por conseguinte, a
síntese de ATP :
CN - : afinidade pelo Fe 3+ da enzima citocromo C oxidase
(inativando-a)
TRATAMENTO :
• Administrar :
NaNO2 (nitrito de sódio)
* oxida o Fe2+ da hemoglobina a Fe3+ (metemoglobina)
* função: metemoglobina compete pelo CN- deslocando-o da
citocromo C oxidase desbloqueando a cadeia respiratória
Na2S2O3 (tiossulfato de sódio)
* converte o CN- em SCN- (tiocianato) :
S2O3 2- +
CN- → SCN- + SO3 2-
* função: o tiocianato é menos tóxico e excretado na urina
Hidroxicobalamina + Na2S2O3 :
(alternativa ao tratamento com nitrito de sódio que é tóxico)
* o CN- se liga ao cobalto da molécula (íon-complexo)
formando a cianocobalamina (Vit. B12)
* função : a cianocobalamina é não-tóxico e liberado na urina