XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-082 - ÍNDICES PARA O CÁLCULO SIMPLIFICADO DE CARGAS
ORGÂNICA E INORGÂNICA PRESENTES EM EFLUENTES LÍQUIDOS
INDUSTRIAIS
Mariza Wagner Espinoza(1)
Engenheira Química, formada pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
em 1981. Funcionária da Fundação Estadual de Proteção Ambiental do estado do Rio
Grande do Sul desde agosto de 1982 até a presente data. Atualmente exercendo o cargo de
chefia do Serviço de Diagnóstico e Avaliação da Poluição Industrial.
Araí Maria Aparecida dos Santos Paz
Engenheira Química, formada pela Escola de Engenharia Mauá do Instituto Mauá de
Tecnologia/SP em 1977. Especialista em Projetos de Sistemas de Tratamentos de
Resíduos Industriais: Sólidos, Líquidos e Gasosos, pela PUCRS. Funcionária da FEPAM,
desde julho de 1979 até a presente data.
Maria Lúcia Oscar Ribas
Engenheira Química pela UFRGS. Especialista em Carvão Mineral Nacional, pela UFRGS em 1977 e em
Projetos de Sistemas de Tratamentos de Resíduos Industriais: Sólidos, Líquidos e Gasosos, pela PUCRS,
funcionária da FEPAM, desde agosto de 1979 até a presente data.
Regina Froener Sangoi:
Engenheira Química, formada pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul em 1994,
prestando serviços à Fundação Estadual de Proteção Ambiental desde 1990 até a presente data.
Sara Bursztejn
Engenheira Civil, formada pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, em 1984, com ênfase
em Hidráulica e Saneamento. No período de 1984 a 1997 trabalhou na iniciativa privada com projetos e
consultoria na área de Saneamento. Ingressou na Fundação Estadual de Proteção Ambiental do Estado do Rio
Grande do Sul em setembro de 1997, onde atua até a presente data.
Endereço(1): Rua Ouro Preto, 401/202 - Porto Alegre - RS - CEP: 91040-610 - Brasil - Tel: (51) 225-1588 - e-mail:
[email protected]
RESUMO
A elaboração de diagnósticos de geração de cargas poluidoras industriais é dificultada, na maioria das vezes,
pela ausência de índices de geração por tipo de atividade. Esses parâmetros constituem-se em excelente
ferramenta para os casos em que não se tem dados suficientes para a identificação da poluição gerada.
Até então, diagnósticos de geração de poluição industrial realizados por outros programas, como o Programa
Nacional de Controle da Poluição Industrial - PRONACOP, utilizavam índices de instituições internacionais,
como a Organização Mundial de Saúde ou então uma base de dados bastante restrita, seja em número de
atividades, como a determinadas regiões.
Este trabalho visa a geração de indicadores de vazão e de concentração para o cálculo simplificado das cargas
orgânica e inorgânica presentes nos efluentes líquidos lançados por atividades industriais, levando-se em
consideração aspectos característicos dos processos industriais desenvolvidos no estado do Rio Grande do
Sul.
Para quantificar os efluentes líquidos, foram calculadas as relações médias entre o volume de efluente gerado,
por matéria-prima processada ou por produto fabricado.
Para qualificar o potencial poluidor das diversas atividades industriais, selecionou-se parâmetros que
caracterizassem os despejos industriais de acordo com a sua natureza, isto é, poluição de natureza orgânica,
responsável pelo consumo do oxigênio dissolvido das águas ou de natureza inorgânica, aqui representada por
metais pesados, devido ao seu potencial tóxico.
PALAVRAS-CHAVE: Índices de Geração de Poluição, Efluentes Líquidos Industriais, Vazão.
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INTRODUÇÃO
Índices de geração de poluentes por tipologia industrial tem sido bastante utilizados para a elaboração de
diagnósticos da geração da poluição causada pelas indústrias, em todo o mundo, principalmente em locais
onde não se tem como conhecer os dados reais. Entretanto, no Brasil, existem poucos trabalhos elaborados
sobre o assunto. A FEPAM, Fundação Estadual de Proteção Ambiental do estado do Rio Grande do Sul,
realizou, pela primeira vez, uma determinação preliminar de índices de geração de cargas poluidoras hídricas
industriais em 1994.
Diversas tentativas de vários órgãos foram realizadas para a elaboração de documentos que identifiquem a
poluição gerada pelas indústrias no país, entretanto, a utilização de índices internacionais não condizem com
a realidade dos nossos processos produtivos. Em vista disto, verificam-se distorções na aplicação destes
índices, uma vez que os processos produtivos brasileiros possuem características diferenciadas de outros
países que elaboraram índices de geração de poluentes, como por exemplo, maior volume de água utilizada
por unidade de produto fabricado.
Este trabalho apresenta as relações médias de vazão de efluente líquido por matéria prima ou por produto
fabricado e uma proposta de índices simplificados para a caracterização das cargas poluidoras causadas por
efluentes líquidos industriais, considerando os parâmetros: DQO (Demanda Química de Oxigênio), DBO5
(Demanda Bioquímica de Oxigênio - 5 dias) e os metais (cromo, ferro e níquel), de acordo com as
características específicas das tecnologias utilizadas no Rio Grande do Sul.
Foram utilizados para a elaboração dos índices, os dados levantados no Cadastramento Industrial realizado
pela FEPAM - Fundação Estadual de Proteção Ambiental, através do Programa PRÓ-GUAÍBA, além da base
de dados da Instituição.
METODOLOGIA
Através de consulta ao banco de dados da FEPAM, modelado em Oracle, foi elaborado um banco de dados
com 10.250 registros de dados de matérias-primas utilizadas no processo produtivo e 3.300 registros de
produtos fabricados, utilizando-se o software Microsoft Access.
Para a elaboração das relações da vazão de efluentes por matéria-prima processada ou por produto fabricado,
todos os dados de matérias-primas e produtos foram transformados para as mesmas unidades de medida.
A seguir, partindo-se de consultas específicas de cada tipologia industrial, os dados foram plotados em
planilha utilizando-se o aplicativo Excel, conferidos e trabalhados, obtendo-se as médias de geração de
efluente líquido para diversos tipos de indústria, considerando a matéria-prima principal utilizada em cada
processo produtivo ou o produto principal fabricado.
As relações, mínima, média e máxima, de geração de efluente líquido por matéria-prima estão relacionadas
conforme apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1: Relações de geração de efluente líquido por matéria-prima processada, por ramo de
indústria.
Ramo industrial
vazão mínima vazão média vazão máxima
unidade
Fundição de metais ferrosos
0,0004
0,45
2,3
m³/T metal
Fundição de Alumínio
0,0005
2,9
9,2
m³/T Al
Cutelaria com tratamento de superfície
1,4
3,8
8,5
m³/T metal
Artefatos metal com pintura sem tratamento de
0,003
0,70
3,4
m³/T metal
superfície
Artefatos metal sem pintura sem tratamento de
0,0012
0,3
1,1
m³/T metal
superfície
Cutelaria sem tratamento de superfície e sem pintura
1,4
7,8
20
m³/T metal
Artefatos metal com tratamento de superfície
0,001
5,8
27,2
m³/T metal
Móveis de metal com tratamento de superfície
0,5
2,4
10,7
m³/T metal
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Ramo industrial
Artefatos papel com operações molhadas
Curtume completo
Curtume até wet blue
Curtume pele ovina
Acabamento semi-acabado
Acabamento recurtimento
Matadouro/Frigorífico de bovinos
Matadouro/Frigorífico de suínos
Abatedouro de aves
Fabricação de embutidos
Leite e derivados
Queijo
Pasteurização de leite
Refino de óleos vegetais
Vinícolas até 20 T uva processada/mês
Vinícolas - acima de 20 T uva processada/mês
Fabricação de concentrado de suco
Gráfica - até 5 Kg tinta/mês
Gráfica - entre 5 e 80 Kg tinta/mês
Gráfica - acima de 100 Kg tinta/mês
vazão mínima vazão média vazão máxima
0,075
13,5
40,6
0,50
0,61
0,83
0,15
0,37
0,84
0,0034
0,16
0,38
0,24
0,51
0,86
0,023
0,05
0,097
0,083
1,1
2,9
0,19
0,75
2,05
0,0044
0,018
0,053
1,58
8,53
26,37
0,0004
0,0018
0,0067
0,0004
0,0006
0,001
0,0001
0,0016
0,0052
0,033
0,14
0,33
0,14
13,7
39,3
0,0017
0,33
2,20
0,33
1,39
2,66
0,055
2,82
11,65
0,001
0,58
2,48
0,0001
0,04
0,23
unidade
m³/T papel
m³/pele
m³/pele
m³/pele
m³/pele
m³/m² couro
m³/cabeça
m³/cabeça
m³/cabeça
m³/T carne
m³/L leite
m³/L leite
m³/L leite
m³/T grãos
m³/T uva
m³/T uva
m³/T uva
m³/Kg tinta
m³/Kg tinta
m³/Kg tinta
As figuras a seguir demonstram alguns exemplos da determinação das relações médias de vazão de efluente
gerado por matéria-prima processada, calculadas nas planilhas.
M3 EFLUENTE/CABEÇA
Figura 1: Matadouro/Frigorífico - Bovinos.
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
10
12
15
20
24
30
36
50
75
150
426
990
1166 3000 3500
CABEÇAS ABATIDAS/MÊS
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Figura 2: Acabamento em Couros - Recurtimento.
0,10
0,09
M3 EFLUENTE/M2 COURO
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
3000
11836
16000
35200
42000
50000
66000
80000
95000
274659
M2/MÊS DE COURO WET-BLUE
A linha de tendência (em preto) na fig. 2 mostra que no processo de acabamento em couro há um aumento
da geração de efluente por m² de couro processado, quando há o aumento de produção.
Figura 3: Abatedouro de Aves.
0,060
0,055
M3 EFLUENTE/CABEÇA
0,050
0,045
0,040
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
8
25
700
1300
8000
29400
1610
3000
66000
440000
CABEÇAS ABATIDAS/MÊS
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Figura 4: Curtume de Peles Bovinas - Até Wet Blue.
1,0
0,9
M3 EFLUENTE/PELE
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
500
3920
5984
11000
12000
13200
PELES/MÊS
13860
15400
19152
Figura 5: Leite e Derivados.
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
10000000
3900000
3200000
1760000
300000
267000
180000
120000
87500
52000
40000
21600
0,000
1650
M³ EFLUENTE/L DE LEITE PROCESSADO
0,007
L DE LEITE PROCESSADO/MÊS
A linha de tendência demonstra que os laticínios que processam quantidades menores de leite geram maior
vazão de efluente líquido, por m³ de leite processado.
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Figura 6: Fabricação de Artigos de Metal com Tratamento de Superfície.
30
M3 EFLUENTE/T METAL
25
20
15
10
5
360
339
220
187
T/MÊS DE METAL
108
70
40
32
20
13
9
4
1
0
0
Aqui também a linha de tendência demonstra que quanto maior o consumo de matéria-prima (metal
processado), menor a vazão de efluente líquido.
Para a elaboração das relações da vazão de efluentes por tipo de produto fabricado, todos os dados foram
transformados para as mesmas unidades de medida. As relações, mínima, média e máxima, de geração de
efluente líquido por produto fabricado estão relacionadas na Tabela 2.
Tabela 2: Relações de geração de efluente líquido por produto fabricado, por ramo de indústria.
Ramo industrial
vazão mínima vazão média vazão máxima
unidade
Beneficiamento de pedras com tingimento
0,20
13,4
47,8
m³/T pedra
Beneficiamento de pedras sem tingimento
0,01
4,19
30,37
m³/T pedra
Fundição de metais ferrosos
0,0006
0,22
0,74
m³/T metal
Fundição de Alumínio
0,07
2,15
4,40
m³/T Al
Artefatos de papel com operações molhadas
4,28
31,31
95,00
m³/T papel
Curtume completo
0,50
0,66
0,83
m³/couro
Curtume até wet-blue
0,06
0,37
0,83
m³/couro
Curtume de pele ovina
0,02
0,17
0,38
m³/couro
Produto de limpeza
0,02
1,0
3,90
m³/T prod. limpeza
Fabricação de tinta
0,01
0,25
0,66
m³/m³ tinta
Fabricação de sabão
0,05
0,22
0,47
m³/T sabão
Beneficiamento de fibras com tingimento
26,6
128,7
539,1
m³/T tecido
Fabricação de calçados
0,0002
0,0013
0,0086
m³/par
Fabricação de cerveja/chope
0,0008
0,005
0,007
m³/L
Fabricação de aguardente
0,0001
0,004
0,02
m³/L
Fabricação de concentrado de suco
0,001
0,01
0,04
m³/L
Fabricação de refrigerante
0,0005
0,001
0,002
m³/L
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Não foi possível estabelecer médias de vazão para todos ramos industriais devido à grande variabilidade de
processos produtivos, produtos fabricados e porte das empresas.
As figuras a seguir demonstram alguns exemplos da determinação das relações médias de vazão de efluente
gerado por produto fabricado.
Figura 7: Fábrica de Calçados.
0,010
M³ EFLUENTE/PAR DE CALÇADO
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
600
1200
5000
11800
20000
22000
46200
57200
80000 220000 400000
PAR DE CALÇADO/MÊS
A linha de tendência (em preto) demonstra que a vazão tende a diminuir com o aumento da produção.
Figura 8: Curtume de Peles Bovinas - Completo.
0,90
M³ EFLUENTE/COURO CURTIDO
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
2200
4400
4708
13200
8800
17600
22000
29400
25620
22000
COUROS/MÊS
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Figura 9: Fabricação de Tinta.
0,8
M³ EFLUENTE/M³ DE TINTA
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
30
35
75
158
255
688
M³/MÊS DE TINTA
A linha de tendência demonstra um aumento da relação de lançamento de efluente por m³ de tinta fabricada,
quando a produção é maior.
Figura 10: Fabricação de Artefatos de Papel/Papelão com operações molhadas.
M³ EFLUENTE/T DE ARTEFATO DE PAPEL
PRODUZIDO
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
145
396
630
900
1100
1470
1800
4200
T/MÊS DE ARTEFATO DE PAPEL
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Figura 11: Fabricação de Artigos de Metal com tratamento de superfície.
30
M3 EFLUENTE/T METAL
25
20
15
10
5
360
339
220
187
108
70
40
32
20
13
9
4
1
0
0
T/MÊS DE METAL
A linha de tendência demonstra que quanto maior a produção, menor a vazão de efluente líquido, por
tonelada de metal beneficiado.
Para qualificar o potencial poluidor das indústrias com despejos de natureza orgânica, foram selecionados os
parâmetros Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5), por
caracterizarem indústrias que produzem efluentes eminentemente orgânicos como: matadouros, abatedouros
de aves, vinícolas e conservas vegetais.
Para caracterizar os despejos de natureza inorgânica, foram selecionados os seguintes metais pesados: cromo,
níquel e ferro. Estes metais estão presentes na maioria dos processos industriais de despejos inorgânicos,
como por exemplo, as indústrias metalúrgicas em geral e especificamente aquelas com tratamento de
superfícies metálicas (galvanostegias), importante ramo industrial no nosso Estado.
Há indústrias que combinam as duas formas de poluição, como por exemplo, os curtumes, ramo industrial de
elevada importância econômica e ambiental no estado do Rio Grande do Sul. Estes, considerados como de
maior potencial poluidor hídrico, pertencem aos ramos duplamente avaliados, pois lançam efluentes com
elevadas cargas de DQO, DBO5 e de metais, principalmente cromo.
Investigou-se então as concentrações dos parâmetros citados nos efluentes brutos, para cada ramo específico,
a fim de desenvolver índices de geração por tipologia industrial.
Para determinação das concentrações brutas, foram consultados laudos de análises físico-químicas e
biológicas realizadas pelo laboratório do órgão ambiental desde 1979, contendo análises dos parâmetros:
DQO, DBO5, Cr Total (cromo Total), Fe Total (ferro Total) e Ni (níquel), dos efluentes industriais das
tipologias selecionadas.
Os dados relativos às concentrações de poluentes foram planilhados, empregando o software Excel e foi
determinada a média aritmética dos seus valores. Obteve-se assim, as concentrações médias, em mg/l,
características dos efluentes brutos de cada tipologia industrial.
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A Figura 3, abaixo, mostra as concentrações médias dos parâmetros selecionados para os diversos ramos
industriais.
Tabela 3: Concentrações médias, em mg/L, de poluentes de cada tipologia industrial avaliada.
Tipologia Industrial
DQO DBO
Cr
Fe
Ni
Beneficiamento de pedras(mármore/granito/ardósia/etc.) 2.079
Lapidação de pedras preciosas e semipreciosas
2.079
0,150 14,000
Siderurgia
300
150
0,330 73,760
Têmpera e cementação de aço
100
39
2,410
0,030 119,160
Metalúrgica com galvanoplastia
700
115 86,000 32,640 32,000
Fabricação de artigos diversos de metal
263
66
0,020
5,390
0,090
Fundição
263
66
5,313 18,750
Fabricação de chapas madeira aglomer./prensada,
3.000 1.500
mineralizada
Fabricação de papel, papelão, cartolina e cartão
1.100 281
0,100
3,160
0,020
Curtume de pele bovina ao cromo - completo
8.500 3.600 72,000 3,940
0,045
Curtume de pele bovina ao cromo - wet blue
8.750 3.720 107,000 4,090
0,040
Curtume de pele ovina ao cromo
5.268 1.780 47,280 3,940
0,045
Acabamento de couros - a partir do wet blue
4.630 2.140 54,000 1,600
0,060
Acabamento em couros - a partir de semi-acabado
4.498 1.420 8,700
1,600
0,060
Fabricação de cola animal
9.188 3.063 12,800
Fabricação de produtos derivados do processamento do
2.000 300
0,280
4,319
0,038
petróleo
Refinaria de petróleo
3.340 280
0,280
0,110
Produção de óleos e gorduras vegetais e animais em
500
108
bruto
Fabricação de tintas e correlatos
9.900 366 12,130 19,250
Fabricação de produtos químicos
849
164
0,880
3,580
Fabricação de produtos farmacêuticos e/ou veterinários
800
470
2,700
Fabricação de sabões
400
269
Beneficiamento de fibras têxteis
615
247
0,290
3,000
0,009
Lanifício
10.000 5.623 0,010
3,000
0,009
Engenho de arroz com parboilização
2.400 1.413
Fabricação de conservas e doces
4.000 2.028
1,500
Fabricação de doces em pasta
3.805 2.386
1,500
Matadouro e/ou frigorifico
4.050 1.997
Abatedouro de suínos e fabricação de embutidos
4.500 2.713
Abatedouro de aves
3.500 1.705
Abatedouro de aves e suínos
4.500 2.713
Abatedouro de coelhos
3.500 1.705
Fabricação de embutidos
2.400 1.273
Beneficiamento de tripas animais
4.000 2.087
Fabricação de pescado
4.000 2.305
Fabricação de produtos derivados do leite
3.000 1.503
Posto de resfriamento de leite
1.000 643
Fabricação de balas, chocolates, caramelos e similares
1.000 500
Fabricação de massas, bolachas e biscoitos
1.000 500
Refino de óleos vegetais comestíveis e derivados
3.000 1.569
3,850
Fabricação de vinhos e/ou derivados
4.000 2.329
Fabricação de vinagre
781
313
-
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Tipologia Industrial
Fabricação de aguardente e outros destilados
Fabricação de cervejas, chope e maltes
Fabricação de bebidas não alcóolicas
Fabricação de refrigerantes
Fabricação de sucos
Fabricação de concentrado de uva
DQO
15.000
2.800
1.000
1.500
5.000
5.630
DBO
7.510
1.368
460
800
3.290
4.160
Cr
-
Fe
5,750
-
Ni
-
Uma vez conhecidas as concentrações características de DQO, de DBO5 e de metais, a vazão de lançamento
dos efluentes líquidos e o número de dias de funcionamento da indústria por ano, pode-se calcular a carga
poluidora, em T/ano, de cada parâmetro avaliado.
Desta maneira, o cálculo das cargas brutas de poluentes, para cada indústria, dependendo de sua tipologia,
poderá ser assim determinado:
λ DQOB = Q . A. XDQO . N
λ DBO5B = Q . A. XDBO5 . N
λ Cr B = Q . A . X Cr . N
λ FeB = Q . A . X Fe . N
λ Ni B = Q . A . X Ni . N
onde:
- λ DQOB, λ DBO5B, λ CrB, λ FeB e λ NiB representam as cargas brutas destes poluentes descarregadas
anualmente, sendo expressas em T/ano;
- Q representa a vazão de despejos de cada indústria, sendo expressa em m³/dia;
- A é o coeficiente para transformação de unidades e é igual a 10 -6 _L.T ;
m3.mg
- XDQO, XDBO5, X Cr , X Fe , X Ni , são as médias das concentrações específicas para cada tipologia
industrial, de DQO, DBO5, cromo total, ferro total e níquel, respectivamente, de acordo com os valores
calculados e apresentados no Quadro 3; e
- N é o número de dias trabalhados, podendo corresponder a 100, 120, 180 ou 320 dias/ano, dependendo da
tipologia industrial.
Exemplos dos cálculos das cargas orgânicas brutas são apresentados a seguir:
1) Abatedouro de Aves
Se a vazão do abatedouro exemplificado é de 1500 m³/dia:
→ λ DBO5B = Q . A. XDBO5 . N
→ λ DBO5B = 1500. 10-6 . 1705 . 320 = 818,4 T/ano
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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
2) Vinícolas:
Se a vazão da vinícola exemplificada é de 150 m³/dia:
→ λ DBO5B = Q . A. XDBO5 . N
→
λ DBO5B = 150 . 10-6 . 2329 . 100 = 34,9 T/ano
CONCLUSÕES
Este trabalho representa uma primeira aproximação da caracterização dos efluentes líquidos das indústrias do
estado do Rio Grande do Sul que estão sendo lançados nos corpos hídricos.
Através de uma metodologia simplificada, obteve-se um importante instrumento o qual permite que sejam
realizados diagnósticos de cargas poluidoras hídricas potenciais, originadas por efluentes líquidos
industriais.
A avaliação das indústrias como fonte de poluição orgânica, inorgânica ou ainda de poluentes combinados e a
identificação daquelas que necessitam instalar ou otimizar sistemas de tratamento de efluentes, contribui
para o planejamento do uso dos recursos ambientais, aliado ao desenvolvimento industrial. Também é útil na
implementação de programas de prevenção e controle de poluição, visando a melhoria da qualidade dos
recursos hídricos do Estado.
Até mesmo para as indústrias, suas entidades colaboradoras, os profissionais da área e a comunidade em
geral, é importante o conhecimento dos potenciais poluidores das atividades industriais, para a escolha de
locais menos comprometidos para expansão e instalação de novas atividades, para cientificar-se de sua
evolução no controle de poluição ou para o conhecimento das áreas concentradoras de ramos industriais
poluidores.
Estas informações, além de subsidiar o planejamento para o desenvolvimento industrial, tem importante
repercussão no que se refere ao conhecimento da situação atual, podendo ser utilizada para avaliações
futuras.
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