TC3_UNIDADE 3 - ESCALAS PROBL POL AR.pdf

Prévia do material em texto

1 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
CENTRO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DA NATUREZA 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE METEOROLOGIA 
 
Disciplina: POLUIÇÃO DO AR (IGT603) 
Professor Responsável: Luiz Francisco Pires Guimarães Maia 
(luizmaia@acd.ufrj.br) 
 
Texto Complementar 
UNIDADE 3 - ESCALAS DO PROBLEMA DE POLUIÇÃO DO AR 
 
A poluição do ar existe em todas as escalas, de local a global. Existem 
cinco diferentes escalas: local, urbana, regional, continental e global. Os 
alcances de influência dos poluentes vão de moléculas, como gases e 
nanopartículas, até planetárias, como a difusão dos gases do efeito estufa pela 
troposfera. A escala local compreende 5 km da superfície da Terra. A escala 
urbana tem a ordem de 50 km. A escala regional se estende de 50 a 500 km. 
As escalas continentais podem ir de 500 a 1000 km. E claro, a escala global 
compreende todo o globo. 
 
1. LOCAL 
Problemas locais de poluição do ar são geralmente caracterizados por 
um ou muitos emissores de grande escala ou a um grande número de 
pequenos emissores. Quanto menor a altura de liberação de uma fonte, maior 
será o potencial de impacto. Monóxido de carbono emitido dos motores de 
veículos, que lideram as altas concentrações perto de rodovias, é um exemplo. 
 Qualquer fonte no nível do solo, como a evaporação de compostos 
orgânicos voláteis de um tanque de tratamento de resíduos, irá produzir altas 
concentrações perto da fonte, indo diminuindo ao passo que se distancia. Este 
fenômeno é conhecido como Gradiente de Concentração. 
2 
 
Grandes fontes que emitem a altas distâncias do solo através de 
grandes quantidades, como usinas elétricas ou indústrias, também podem 
causar problemas locais, especialmente sobre condições meteorológicas 
instáveis que fazem com que porções de pluma cheguem ao solo em altas 
concentrações. 
 
 EFEITO CANYON 
Também conhecido como “cânion urbano”, é um fenômeno 
característico da área central das cidades, cujas edificações estão 
enfileiradas em ambos os lados da rua. Essa disposição dificulta a 
passagem do vento, criando um vórtice, que dificulta a dispersão dos 
poluentes atmosféricos, elevando os índices dos mesmos próximo ao 
solo. 
 
 
 GRADIENTE DE VELOCIDADE DO VENTO 
A velocidade do vento varia com a altura e o terreno. À medida 
que a altitude aumenta, a velocidade do vento aumenta e à medida que 
o terreno se torna mais áspero, a taxa com que a velocidade do vento 
aumenta diminui. Isto significa que a velocidade do vento em um 
ambiente aberto, rural, aumentará com a altura muito mais rapidamente 
do que a velocidade do vento em um centro urbano denso. Como 
resultado, a velocidade do vento pode variar entre diferentes terrenos na 
mesma elevação. Em ambientes urbanos densos, o vento atingirá 100% 
de velocidade a uma altitude muito maior do que um ambiente aberto 
3 
 
sem edifícios e com isso, a dispersão de poluentes em áreas urbanas é 
menor do que em áreas rurais. 
 
 
2. URBANA 
Problemas de Poluição do ar em áreas urbanas sao geralmente por 
duas formas. A primeira é a liberação de poluentes primários (aqueles lançados 
diretamente pelas fontes). A outra é a formação de poluentes secundários 
(poluentes formados a partir da reação química dos poluentes primários). 
Esses problemas podem ser causados por fontes individuais na escala urbana 
assim como na escala local. Desde que a maior fonte de monóxido de carbono 
são os motores de veículo, "hot spots" de alta concentração podem ocorrer 
especialmente próximos a cruzamentos. Essas emissões são mais 
significativas quando se trata de veículos em marcha lenta. Os "hot spots" se 
agravam se altas construções cercam esses cruzamentos. 
O Ozônio troposférico é um problema urbano dominante que se resulta 
da formação de poluentes primários. Várias grandes metrópoles experienciam 
a formação do ozônio por reações fotoquímicas de óxidos nitrogênio e várias 
espécies de hidrocarbonetos. Essas reações são catalizadas pela luz 
ultravioleta e por isso são chamadas de reações fotoquímicas. 
Óxidos de nitrogênio, principalmente o óxido nítrico (NO), mas também o 
dióxido de nitrogênio (NO2) são também emitidos pelos veículos e por 
processos de combustão. 
4 
 
 BALANÇO DE RADIAÇÃO 
Quando a radiação solar atinge a Terra, ela é refletida, espalhada 
e absorvida. Em um solo coberto de vegetação as folhas absorvem uma 
grande quantidade de radiação, impedindo a incidência direta na 
superfície. A vegetação absorve parte da energia que é consumida 
também na evaporação da água. Embora a radiação solar incida em 
linha reta, os gases e aerossóis podem causar o seu espalhamento em 
diversos níveis da atmosfera, chamado de insolação difusa. 
O vapor d’água tem um alto índice de absorção da radiação solar. 
Juntamente com o oxigênio e o ozônio, o vapor d’água representa a 
maior parte dos 19% da radiação solar que são absorvidos na 
atmosfera. O vapor d’água e o dióxido de carbono são os responsáveis 
pela maior parte da absorção da radiação solar na faixa do 
infravermelho, que ocorre na troposfera onde suas concentrações são 
maiores. 
O vapor d’água absorve aproximadamente 5 vezes mais radiação 
terrestre que todos os outros gases combinados. Aproximadamente 51% 
da energia solar que chega ao topo da atmosfera consegue atingir a 
superfície da Terra. Depois, a maior parte desta energia é irradiada de 
volta para a atmosfera na faixa do infravermelho. 
 
5 
 
 ILHA DE CALOR 
É um fenômeno climático que ocorre principalmente em cidades com 
elevado grau de urbanização. Acontece quando há a elevação da 
temperatura quando comparada a áreas periféricas, consolidando 
literalmente uma ilha (climática). Surge em períodos diurnos e noturnos, 
mas seu ápice é ao anoitecer, quando a área rural resfria mais rápido 
que a urbana, onde muros, asfalto e todo tipo de edificação receberam 
radiação solar durante todo o dia, retendo calor por mais tempo. O 
aumento da temperatura e a conseqüente diminuição da umidade 
relativa, em associação com a má qualidade do ar, podem gerar 
situações de desconforto térmico assim como causar danos à saúde dos 
habitantes locais. 
 
 
3. REGIONAL 
Pelo menos três tipos de problemas contribuem para a poluição do ar na 
escala regional. O primeiro é a mistura de oxidantes urbanos na escala 
regional. Muitas grandes áreas metropolitanas estão próximas uma das outras 
e em constante crescimento. Em resultado disso, o ar de uma área 
metropolitana, contendo ambos os poluentes primários e secundários, flui para 
uma área metropolitana adjacente. 
6 
 
O segundo problema está na liberação de poluentes primários de lenta 
reação que sofrem reações e transformações num longo período de transporte. 
O gás, dióxido de enxofre (SO2), lançado primeiramente pela combustão de 
combustíveis fósseis, é oxidado durante um transporte de longa distância a 
trióxido de enxofre (SO3): 2 SO2 + O2 = SO3 
Embora SO2 seja um gás, ambas as fases gasosa e líquida da oxidação 
do SO2 ocorre na troposfera. O SO3 por sua vez reage com o vapor de água 
para formar o ácido sulfúrico: SO3 + H2O = H2SO4 
O ácido sulfúrico reage com diversos compostos para formar sulfatos. 
Estes são partículas finas (submicrometro). 
Óxido nítrico (NO) resulta da combustão de alta temperatura, tanto de 
usinas elétricas e de indústrias. O NO é oxidado na atmosfera, geralmente bem 
devagar, ou mais rapidamente se existe a presença de ozônio, à dióxido de 
nitrogênio (NO2). O NO2 também reage com outros elementos, formando 
nitratos, que também é uma partícula fina. 
Os sulfatos e nitratosexistentes na atmosfera como partículas finas, 
geralmente menor que 1 µm, podem ser removidos das atmosfera por diversos 
processos. "Rain out" ocorre quando as partículas servem como núcleos de 
condensação para a formação de nuvens. As partículas são então eliminadas 
se as gotas crescem suficiente para se tornar gota de chuva. Outro 
mecanismo, chamado de "washout", também involve chuva, mas as partículas 
são capturadas pela gotas de chuva enquanto estão caindo. Ambos 
mecanismos contribuem para a formação das chuva ácida, o que faz com que 
partículas de nitrato e sulfato chegue a lagos e córregos, aumentando sua 
acidez. Sendo assim, a chuva ácida é um problema tanto regional quanto 
continental. 
O terceiro problema está relacionado a visibilidade, que pode ser 
causado pela emissão e transporte de plumas ou níveis de material particulado 
no ar, que produz diversas intensidades de neblinas. As finas partículas de 
sulfato e nitratos discutidas anteriormente são as grandes responsáveis pela 
redução de visibilidade. 
7 
 
4. CONTINENTAL 
Em uma pequena área continental, como a Europa, existe uma pequena 
diferença entre o que pode ser considerada uma escala regional e continental. 
Entretanto, em grandes continentes, já há uma diferença substancial. Talvez a 
maior preocupação na escala continental seja que as políticas de poluição do 
ar de uma nação são suscetíveis a criar impactos nas nações vizinhas. A chuva 
ácida na Escandinávia tem causado impactos na Grã Betanha e na Europa 
ocidental. O Japão considera parte dos seus problemas de poluição do ar como 
tendo origens na China e Coréia. Por décadas, Canadá e os Estados Unidos 
tem cooperado em estudos e em resolver os problemas de chuva ácida na 
América do Norte. 
 
5. GLOBAL 
O lançamento de radiação do acidente de Chernobyl poderia ser 
considerado primeiramente como um problema regional ou continental. 
Entretanto, níveis mais altos que os usuais foram detectados no noroeste do 
Pacífico logo após o acidente. Da mesma forma, poluentes orgânicos 
persistentes, como os Bifenilos policlorados, tem sido observados em 
mamíferos do Ártico, milhares de milhas de distância da fonte. Essas 
observações demonstram os efeitos do transporte de longa duração. 
Um problema de poluição atmosférica de natureza global 
particularmente notável é o lançamento de clorofluorcarbonos, usados como 
propelentes de sprays e em ar condicionados e seus efeitos sobre a camada 
de ozônio na atmosfera. 
Um problema natural de poluição do ar que pode causar efeitos globais 
é a injeção de detritos de partículas finas de vulcões. Se uma quantidade 
considerável é lançada, pode até mudar o balanço de radiação. O bloqueio da 
radiação solar reduzirá o grau de aquecimento diurno da superfície terrestre. 
Uma “mini era do gelo” foi causada em meados de 1800, quando uma 
montanha vulcânica no Pacífico entrou em erupção. O verão do ano foi mais 
frio do que o habitual.