Poluição, Aerossóis e
Radiação UV
ICB, UFMG
Ecologia Energética
Nome: Silvia H. F. de Oliveira
Poluição
Lei 6.938 de 31/08/81, (Lei da Política Nacional do Meio Ambiente):
“Degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que
direta ou indiretamente: prejudiquem a saúde, a segurança e o
bem-estar da população; criem condições adversas às atividades
sociais e econômicas; afetem desfavoravelmente a biota; afetem as
condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; lancem
matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais
estabelecidos".
Poluição atmosférica
• Emissão de gases tóxicos e de material particulado na atmosfera.
• Aglomerações urbanas e industriais do mundo.
• Influência na qualidade local do ar e efeitos a grandes distâncias e
a longo prazo.
• Principais fontes: indústrias químicas, siderúrgicas, de eletrólise do
alumínio, as fábricas de cimento, de papel, as refinarias de petróleo,
os incineradores de lixo doméstico e industrial.
• Sólido, líquido e gasoso.
• Origem natural ou antropogênica.
Principais poluentes atmosféricos e fontes
poluentes
fontes
processos
efeito
Óxidos de
Enxofre
(SOx)
Antropogênicas
Combustão (refinarias, centrais
térmicas, veículos) e processos
industriais.
Naturais
Vulcanismo e processos
biológicos
Afeta o sistema
respiratório
Chuvas ácidas
Danos em materiais
Óxido de
Nitrogênio
(Nox)
Antropogênicas
Combustão (veículos e indústria)
Naturais
Emissões da vegetação
Compostos
Orgânicos
Voláteis
(COV)
Antropogênicas
Refinarias
Petroquímicas
Veículos
Evaporação de combustíveis e
solventes
Naturais
Emissões da vegetação
Afeta o sistema
respiratório
Chuvas ácidas
Poluição fotoquímica
Incluem compostos
tóxicos e
carcinogênicos
Monóxido de Antropogênicas
Carbono
Naturais
(CO)
Combustão (veículos)
Emissões da vegetação
Reduz a capacidade
de transporte de
oxigênio no sangue
Dióxido de
Carbono
(CO2)
Antropogênicas
Combustão
Efeito estufa
Naturais
Fogos florestais
Chumbo
(Pb)
Antropogênicas
Gasolina com chumbo
Incineração de resíduos
Tóxico acumulativo
Anemia e destruição
de tecido cerebral
Partículas
Antropogênicas
Combustão
Processos industriais
Condensação de outros poluentes
Extração de minerais
Alergias
respiratórias
Vetor de outros
poluentes (metais
pesados, compostos
orgânicos
carcinogênicos).
Naturais
Erosão eólica
Vulcanismo
Antropogênicas
Aerossóis
Sistemas de refrigeração
Espumas, sistemas de combate a
incêndios.
CFC’s
Destruição da
camada de ozônio
Contribuição para o
efeito estufa
Aerossóis
• Suspensões relativamente estáveis de partículas sólidas
ou gotículas dispersas num gás com dimensões
inferiores a 100 µm, mas tamanhos superiores aos das
moléculas
• Chamados: aerocolóides, matéria particulada ou
simplesmente partículas.
• Incluem: poeiras, fumos, cinzas, nevoeiros, sal, fuligem,
metais, compostos óxidos e também contêm compostos
semivoláteis - nitratos e muitos outros compostos
orgânicos.
• Vetores da poluição e da radioatividade atmosféricas
 Formação de nuvens e de precipitação
 Balanço radiativo da atmosfera
 Visibilidade
 Permutas entre o oceano e a troposfera
 Eventuais modificações na camada de ozônio.
(Alves, C. 2005).
• Tamanho da partícula, concentração e composição
química.
• O efeito direto dos aerossóis no clima consiste nos
mecanismos que afetam diretamente o fluxo de radiação
solar na superfície, podendo levar tanto ao aquecimento
quanto ao resfriamento, dependendo das propriedades
intrínsecas das partículas de aerossóis e da refletividade
da superfície. (Artaxo, 2006)




Espessura óptica
Albedo
Parâmetro de assimetria
Função de base
 Variam com a umidade do ar
Aerossóis primários
Aerossóis carbonosos:
• carbono inorgânicos (CI), carbono orgânico (CO) e carbono negro
(CN)
• CN e CO: produtos primários de origem antropogénica.
• CI: compostos primários de origem natural, pequena percentagem
formada por reações atmosféricas.
• CN: todo o carbono que apresenta cor negra. cadeias de átomos de
carbono de estrutura microcristalina responsáveis pelas
características de absorção luminosa do CN.
• Capacidade de absorção de poluentes gasosos.
• Fontes: queima de biomassa e de combustíveis fósseis e pela
oxidação atmosférica de compostos orgânicos voláteis (COV).
Poeiras do solo
• Principais fontes: África, na Península Arábica e nos desertos
asiáticos de Gobi, Taklamakan, deserto australiano.
• Revolvimento dos solos nas atividades agrícolas - 50% das
emissões globais,
• Poeiras do Saara: penetração no Atlântico até longas distâncias.
Emissões vulcânicas
•
•
•
•
aerossóis com dimensões bastante reduzidas (1 µm),
longos períodos na atmosfera.
compostos sulfurosos.
núcleos de condensação de partículas de gelo na alta troposfera,
interferindo desta outra forma no balanço radiativo terrestre.
Partículas de sal marinho
• rebentamento de bolhas de ar nas cristas espumosas das ondas.
• tamanhos variáveis
• dispersão da luz e aumento dos núcleos de condensação de
nuvens (NCN)
Partículas de atividades tecnológicas e industriais
• Transportes, combustão de carvão, processamento de cimentos,
metalurgia e incineração de resíduos.
• Impacto ambiental mais notável - objeto de regulamentações cada
vez mais restritivas.
Partículas biogénicas
• componentes vegetais (ceras cuticulares, fragmentos foliares, etc.),
matéria húmica e partículas microbianas (bactérias, fungos, vírus,
algas e esporos). Poucas informações de representatividade –
10-30% da distribuição numérica das partículas.
• absorção da luz, particularmente na região UV-B, é potenciada com
a presença de substâncias húmicas nos aerossóis.
• atuam como núcleos de condensação de nuvens ou de gelo.
• Alergias a pólens e patogenicidade de alguns microrganismos
Aerossóis secundários
Aerossóis de sulfato
• oxidação a SO2 e posteriormente a ácido sulfúrico de H2S emitido
pelos processos biológicos, por vulcões ou pela atividade
antrópogenica.
Aerossóis de nitrato
• oxidação e neutralização de compostos de NOx e NH3 naturais ou
antropogenicos.
Aerossóis orgânicos
•
•
•
•
•
•
•
•
processos de condensação de compostos voláteis emitidos pelos exudatos
das plantas, transportes e indústrias.
compostos terpénicos emitidos pelas plantas quimicamente semelhantes às
olefinas libertadas pelos escapes dos automóveis
mesmo tipo de reação fotoquímica
formação de (O) a partir de (NO2) e UV. O (O) pode reagir com (O2) e
formar (O3). O3 e (O) podem reagir com as olefinas (C = C) e produzir
vários produtos orgânicos.
mecanismos de nucleação e da condensação dos compostos sobre
partículas pré-existentes.
grande influência sobre a qualidade do ar.
redução da visibilidade e interferência na dispersão da luz.
fração inalável (dp < 2,5 µm) pode contribuir para o agravamento das
doenças pulmonares
Efeito “resfriador” dos aerossois
• Andreae et al. (2005)
• papel importante nas estimativas atuais das mudanças
climáticas globais.
• reflexão e espalhamento da radiação solar de volta para
o espaço, resfriando-a.
• Partículas de fuligem: absorvedores de radiação e, além
de resfriar a superfície, aquecem a troposfera.
• Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC), 1990
– papel secundário dos aerossois
• relação entre concentrações de gases de efeito estufa e de
aerossóis
• Política de redução de emissões
• curto tempo de vida
• atenuação da radiação solar que chega até a superfície - entre 0 e
4,5 watts por metro quadrado.
Emissões de
CO2 e SO2 de
1850 até 2000, e
estimativas para
até 2100
Estimativa do aumento da
temperatura com e sem o efeito
dos aerossois
• microfísica de nuvens - gotas de nuvem menores e em
maior número:
 Uma maior quantidade de gotas reflete mais radiação
solar de volta para o espaço e, com isso, resfria a
atmosfera;
 Gotas muito pequenas - manutenção da nebulosidade e
aumento da reflexão da radiação
Aerossóis na Amazônia
• Artaxo et al (2006)
• alterações no uso do solo amazônico - emissões
significativas
• Queimadas: áreas de pastagem e floresta nativa.
• fonte natural de gases traço, aerossóis, COV e vapor de
água.
 Atenuação de até 70% a radiação incidente, e até 50%
da radiação fotossinteticamente ativa
• radiação difusa
• Com muita fumaça, o processo fotossintético para.
• NCN
 atenuação de radiação que chega a superfície
(Fonte: sensor Modis do satélite Terra/Nasa)
Radiação ultravioleta:
• J. W. Ritter. (Silva, 2001). 1801
• reações químicas
• início do século 20: ação biológica do UV sobre os seres
humanos
• 400 nm a 1 nm
UV-A: 400-320 nm, também chamada de "luz negra" ou
onda longa
UV-B: 320-280 nm, também chamada de onda média
UV-C: 280-100 nm, também chamada de UV curta ou
"germicida", contribui para a formação da ionosfera e da
camada de ozônio
• UV distante: de 200-10 nm
• UV extremo: de 1-31 nm
• Parte do UV-B (λ > 300 nm) e o UV-A chegam à superfície terrestre.
• inibição do crescimento de plantas, desenvolvimento de catarata em
animais e humanos, eritema e câncer de pele, além de
degeneração de materiais orgânicos e inorgânicos são alguns
deles.
• Benefício: vitamina D. UV-B e o UV-A
• O3, SO2, NO2: mais absorvem a radiação UV-B
• Aerossóis: efeito atenuador.
Aerossóis e ultravioleta
• Corrêa et al.(2006)
• observações do conteúdo de ozônio e de propriedades
ópticas
• variações teóricas do Índice Ultravioleta (IUV) (escala
para os níveis de radiação UV medidos em superfície,
ao meio-dia solar, relacionados aos efeitos sobre a pele
humana)
• Região Metropolitana de São Paulo.
• dados observacionais de satélite (TOMS), para
avaliação do ozônio e de instrumentação de superfície
(AERONET -(Aerosol Robotic Network), para os
aerossóis.
• tipo continental
limpo ou de ambiente não poluído
médio ou de ambiente pouco poluído
ambiente poluído.
• atenuadores da radiação UV.
• De acordo com valores de AOD (medidas de
profundidade óptica), os aerossóis do tipo ambiente
poluído são mais eficazes em atenuar a R-UV.
 características absorvedoras da fuligem
 mais intensa nos meses que dispõem de maior
quantidade de radiação solar
• Em um outro estudo de Corrêa (2006) para a localidade
de Ilhéus/BA, foram observadas atenuações de cerca de
10% da radiação UV devido à presença de aerossóis do
tipo marítimo tropical nos horários próximos ao meio-dia.
(Corrêa, 2007).
Referências:
•
ALVES, C. Aerossóis atmosféricos: perspectiva histórica, fontes, processos
químicos de formação e composição orgânica Quim. Nova, Vol. 28, No. 5,
859-870, 2005
•
ANDREAE, M.O., JONES, C.D. & COX, P.M. Strong present-day aerosol
cooling implies a hot future. Vol 43530 doi:10.1038/nature 03671, Junho
2005
•
ARTAXO, P., OLIVEIRA, P. H., LARA, L.L., PAULIQUEVIS, T.M., et al.
Efeitos climático de partículas de aerossóis biogênicos e emitidos em
queimadas na Amazônia Revista Brasileira de Meteorologia, v.21, n.3, 2006
•
CORRÊA, M.P., PLANA-FATTORI, A. Uma análise das variações do índice
ultravioleta em relação às observações de conteúdo de ozônio e da
espessura óptica dos aerossóis sobre a cidade de São Paulo. Revista
Brasileira de Meteorologia, v.21, n.1, 24-32, 2006
•
CORRÊA, M.P., MOTTA, B.G., CORREIA, A. Uso do sensor MODIS para
validação de cálculos de radiação ultravioleta sob presença de aerossóis
em condições de céu claro. Anais XIII Simpósio Brasileiro de
Sensoriamento Remoto, Florianópolis, Brasil, 21-26 abril 2007, INPE, p.
3829-3831.
•
DAMILANO, D.C.R Estudo da influência da poluição atmosférica e das
condições meteorológicas na saúde em São José dos Campos. Relatório
final de projeto de iniciação científica (PIBIC/CNPq/INPE). 2006.
•
SILVA, A. A. A espessura óptica de aerossóis na banda do UV-B / A.
•
São José dos Campos: INPE, 2001. 141p. – (INPE-8754-TDI/797).
•
http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/poluicao.htm
•
http://qaonline.iqsc.usp.br