Polui

1
Poluição do Ar
Engenharia do Ambiente

• Luís Miguel Nunes
• Universidade do Algarve
• Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente
• Portugal

2
Poluição do Ar

1. Definições
2. Transformação de Unidades

3
C.P. - Definições
  Aerossóis - partículas sólidas ou líquidas em
suspensão num meio gasoso, com uma velocidade de
queda irrelevante e cujo tamanho excede
normalmente o de um colóide (de 1 nanómetro a 1
micrómetro)   Chaminé - conduta de direcção ou
controlo da exaustão de fumos ou aerossóis de
estabelecimentos industriais   Concentração
excessiva - concentração provocada por efeitos
aerodinâmicos criados pela fonte emissora ou por
obstáculos, naturais ou artificiais, que seja,
pelo menos superior em 40 à concentração
verificada na ausência dos referidos efeitos
aerodinâmicos   Emissão difusa - qualquer
emissão de poluentes para a atmosfera que não é
feita através de um dispositivo preparado para
dirigir ou controlar   Fonte de emissão - ponto
de origem, fixo ou móvel, de poluentes
atmosféricos   Fumos - efluentes gasosos que
contenham emissões sólidas, líquidas ou gasosas,
exprimindo-se o respectivo caudal volúmico em
metros cúbicos por hora (Nm3/h), às condições de
temperatura e de pressão normais, 0?C e 101,3
kPa, após dedução do teor de vapor de água  
4
C.P. - Definições
Mediana - corresponde, numa série ordenada de N
valores de concentração de um dados poluente,
arredondado ao micrograma por metro cúbico mais
próximo, ao valor de ordem K calculado a partir
de K inteiro (0,5 N) 1   Normas de emissão -
normas que estabelecem os valores máximos de
emissão de poluentes atmosféricos provenientes
de fontes de emissão fixas ou móveis   Normas da
qualidade do ar - normas que estabelecem os
valores limites e valores guias das
concentrações de poluentes atmosféricos no ar
ambiente   Percentil - corresponde, numa série
de N valores de concentração de um dado poluente,
arredondado ao micrograma por metro cúbico mais
próximo e ordenados por ordem crescente, ao
valor de ordem K calculado a partir de K
inteiro (P / 100 N) 1, em que P é o percentil
Poluentes atmosféricos - substâncias ou energia
que exerçam uma acção nociva susceptível de pôr
em risco a saúde humana, de causar danos aos
recursos biológicos e aos ecossistemas, de
deteriorar os bens materiais e de ameaçar ou
prejudicar o valor recreativo ou outras
utilizações legítimas do ambiente   Próxima - a
distância que se encontra num raio de até cinco
vezes a menor dimensão (altura ou largura) de
uma estrutura, desde que não seja superior a 500
m
5
C.P. - Definições
Valor guia da qualidade do ar - concentração no
meio receptor de um determinado poluente
atmosférico, a qual serve como ponto de
referência para estabelecer regimes específicos
em determinadas zonas, com vista à protecção, a
longo prazo e com uma suficiente margem de
segurança, da saúde humana, do bem-estar das
populações da qualidade do ambiente   Valor
limite de emissão - concentração ou massa de
poluentes contidos nas emissões provenientes das
instalações, que não deve, durante um período
determinado, ser ultrapassada   Valor limite da
qualidade do ar - concentração máxima no meio
receptor para um determinado poluente
atmosférico, cujo valor não pode ser excedido
durante períodos previamente determinados, com
vista à protecção da saúde humana e preservação
do ambiente.
Condições Standard para Volumes de Gases - Um
metro cúbico normal (Nm3) é a expressão métrica
do volume de um gás nas condições standard de
pressão e temperatura, i.e., a 0 ºC e 1
atmosfera (101,3 kPa).
6
C.P. Conversão de unidades
As concentrações de poluentes gasosos na
atmosfera são expressas, quer como massa por
unidade de volume (e.g., mg/m3), quer como
volume por unidade de volume (e.g., ppm ou
ppmv). A determinação da massa por unidade de
volume deve levar em consideração a temperatura
e a pressão - ambas fazem variar o volume. As
relações que permitem a interconversão entre as
unidades de massa por volume e volume por volume
são as seguintes     em que M é a massa
molar, V0 o volume molar de um gás ideal, 22,4 x
10-3 m3 mol-1 (a 273 ?K e 101,3 kPa) T0 273,15
?K. Tenha sempre em atenção que a massa molar do
gás deve ser representada nas mesmas dimensões
das da concentração, por forma a manter a
expressão homogénea.
7
C.P. Conversão de unidades
Exemplo   Considere-se a conversão de 20 mg/m3
de NO2 para ppmv a 25 ºC e pressão constante. A
massa molar do NO2 é de 46,01 g/mol. Vem,
então     Para converter de ?g m-3 para
ppbv é suficiente usar unidades homogéneas nas
expressões e alterar o expoente no último termo
para 9. É evidente que para qualquer outra
conversão entre unidades basta alterar o valor do
expoente, desde que se mantenham unidades
homogéneas.  
8
C.P. Efeito da altitude
A concentração de um poluente expresso em massa
por unidade de volume de ar atmosférico ao nível
do mar decrescerá com o aumento da altitude, como
consequência do decréscimo da pressão (a
evolução da temperatura não é tão regular, como
veremos mais tarde). A variação da pressão com a
altitude é dada pela expressão     em que a é
a altitude em metros.   A concentração a uma dada
altitude, Ca, pode então ser calculada pela
expressão, desde que se mantenham as
restantes condições.  
9
C.P. Efeito da altitude
10
C.P. Corrigir para gás seco
Se uma emissão é feita num efluente húmido com
uma fracção de água, em volume, igual a w,
então, Em que Cs e Ch são a concentração
equivalente para o gás seco, e a a concentração
para o gás húmido, respectivamente. Por
exemplo Um efluente emitido com uma
concentração de 40 ppmv num gás com 10, em
volume, de vapor de água tem Cs 40 / (1-0,1)
44,44 ppmv
11
C.P. Converter para teor em O2
Se uma emissão é feita num efluente com uma
percentagem de volume de oxigénio, m, e se
pretende converter para uma outra percentagem, r,
então Com Cm e Cr as concentrações para m e
r de O2 no gás efluente, respectivamente. Por
exemplo Converter a concentração 45 ppmv (gás
seco) de NOx num efluente com 5 de O2 para 8 de
O2 (como exigido na legislação). C8 45 .
(20,9-8)/ (20,9-5) 36,51 ppmv
12
C.P. Escalas de trabalho
Micro-escala (0-1 km)
Escala local (1-10 km)
Escala regional mesoescala (10-1000 km)
Escala global (gt1000 km)
13
C.P. Estrutura vertical da atmosfera
EXOSFERA Atmosfera muito rarefeita com moléculas
de gases escapando à gravidade da Terra
TERMOSFERA A temperatura sobe novamente a 500
ºC, por vezes mais
Ionosfera
MESOPAUSA
MESOSFERA
ESTRATOPAUSA
ESTRATOSFERA
Ozonoesfera
Avião supersónico
TROPOPAUSA
TROPOSFERA Aviões de médio e longo
curso Fenómenos atmosféricos
Superfície
14
C.P. Tipo de fontes e emissões

• Fontes estáticas e móveis
• Tipo de geometria (pontual, área, volume, linha)
• Fontes compostas
• Fontes directas e indirectas
• Emissões permanentes e instantâneas

15
C.P. Tipo de fontes

• Móveis

• Estáticas

16
C.P. Tipo de fontes

• Pontuais

17
C.P. Tipo de fontes

• Área/volume

18
C.P. Tipo de fontes

• Linha

19
C.P. Tipo de fontes

• Compostas

20
C.P. Tipo de fontes

• Directas x indirectas

21
C.P. Tipo de fontes

• Permanentes x Instantâneas

22
C.P. Tipo de fontes - emissões
In Europe's Environment - The Dobris Assessment
- Chapter 4, EEA, 2001. Descarregado de
http//reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004
new.html , em 13/09/02  
23
C.P. Fontes/receptores

• A concentração de um poluente no receptor depende
  de
• Quantidade emitida
• Dispersão mecânica
• e difusão molecular
• Alterações químicas

Interacções atmosféricas
Qualidade do ar
Emissões
Fontes
Receptores
24
C.P. Poluentes atmosféricos
 
25
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
Depleccção do ozono estratosférico
Saúde humana e efeitos nos materiais
Deposição ácida
.                                              
                                                  
                                                  
                                              
Gases vestigiais
Diminuição da visibilidade
Nevoeiro fotoquímico
Efeito de estufa
26
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
27
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
28
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
Tetraclorometano
O3
Tricloroeteno
H2S
SO2
NH3
CO2
29
Aquecimento global
30
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas para
as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
31
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Os cinco gases de origem antropogénica que mais
contribuem para o aumento do efeito de estufa, e
as respectivos contributos.  
32
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Principais gases raros, as suas características e
impactes futuros no aquecimento global
33
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global
34
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global
(cont.)
35
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas para
as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
36
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas para
as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
37
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas para
as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
38
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas
para as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
39
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Tendências de evolução da temperatura ambiente
nos últimos 100 anos
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
40
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Tendências de evolução da precipitação nos
últimos 100 anos
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
41
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
In "Climate Change 2001 The Scientific Basis.
Painel Intergovernamental das Nações Unidas para
as Alterações Globais. Descarregado de
http//www.ipcc.ch/, em 12/09/02
42
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
43
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
44
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Previsões para acréscimos da temperatura ambiente
entre o período 1961-1990 e 2071-2100
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
45
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Previsões para acréscimos da temperatura ambiente
entre o período 1961-1990 e 2071-2100
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
46
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global CO2, CH4, N2O, CFC, O3, COV
Previsão para o número de espécies de vertebrados
ameaçadas de extinção por alteração do habitat
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
47
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
aquecimento global Consequências em Portugal
48
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Evolução da temperatura média em Portugal
continental nos últimos 70 anos
Climate Change in Portugal. Scenarios, Impacts
and Adaptation Measures" (SIAM) - Recursos
hídricos, In "Alterações Climáticas em Portugal
Cenários, Impactos e Medidas de Adaptação", 2006,
Gradiva, ISBN 989-616-081-3. 
49
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Evolução da temperatura média no sul de Portugal
(Évora e Beja)
50
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Evolução sazonal da precipitação
51
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Evolução sazonal da precipitação - frequência
52
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Razão entre a precipitação no período 1961-1990 e
1931-1960
Inverno
Verão
Anual
53
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Índice de severidade da seca de Palmer (PDSI)
54
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Exemplo do valor PDSI para o ano 2005
55
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Modelos de previsão Modelo à escala global
(HadCM) Modelo à escala regional
(HadRM) Had Hadley Centre for Climate
Prediction and Research, UK
56
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Modelo à escala global (HadCM)
57
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da temperatura máxima
de Verão HadCM (2071-2100)
ºC
58
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da temperatura na
Península Ibérica incerteza
59
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da precipitação no
Verão HadCM (2071-2100)
60
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Modelo à escala regional (HadRM)
61
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da temperatura máxima
de Verão HadRM (2080-2100)
(1961-1990)
(2080-2100)
62
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da temperatura mínima
de Inverno HadRM (2080-2100)
(1961-1990)
(2080-2100)
63
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução do número de dias com
Tgt35 ºC HadRM (2080-2100)
Nº de dias
(1961-1990)
(2080-2100)
64
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da anomalia na
precipitação HadRM (2080-2100) versus
(1961-1990)
(Inverno)
(Verão)
65
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da precipitação em
pontos de Portugal Anomalias na precipitação
66
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsões para a evolução da precipitação HadRM
(2080-2100)
67
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Impactes previstos Floresta e biodiversidade
Recursos hídricos Agricultura Energia Saúde
humana Zonas costeiras
68
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Produção primária líquida (g C/m2.ano)
(Actual)
(Cenário futuro)
69
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Bioclimas
70
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Risco de incêndios
O valor do SSR (Seasonal severity ratings). O
valor deste indicador Quando superior a 7 indica
um potencial de condições de fogo extremo muito
elevado. O SSR ratio indica a razão entre o
valor futuro deste indicador face ao actual.
71
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsão para o número de espécies de vertebrados
ameaçadas de extinção por alteração do habitat
(global)
In "Climate Change and Biodiversity. IPCC
Technical Paper V. Painel Intergovernamental das
Nações Unidas para as Alterações Globais.
Descarregado de http//www.ipcc.ch/pub/tpbiodiv
.pdf em 12/09/02
72
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Previsão do número de espécies afectadas (apenas
Reserva Natural do Estuário do Sado)
73
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Vulnerabilidade das áreas protegidas às
alterações climáticas
74
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Recursos hídricos
75
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Recursos hídricos Bacias hidrográficas
76
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
77
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Escorrências superficiais previstas para os anos
2050 e 2100 HadCM3
A alimentação das barragens será seriamente
comprometida Os caudais ecológicos nos rios
poderão não ser mantidos
78
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Recargas de aquíferos previstas para os anos 2050
e 2100 HadCM3
(2050)
(2100)
79
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005
e 2100 Quaternário de Aveiro
80
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005
e 2100 HadCM3 Bacia do Sado
81
Efeitos dos poluentes atmosféricos aquecimento
global
Níveis piezométricos previstos para os anos 2005
e 2100 HadCM3 Aquífero Querença-Silves
82
Ozono estratosférico
83
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
84
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
rarefacção da camada de ozono estratosférico
Exemplos das reacções químicas básicas que
ocorrem na camada de ozono estratosférico
85
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
86
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
rarefacção da camada de ozono estratosférico
Ozono estratosférico no hemisfério sul
87
Qualidade do ar troposférico
88
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
89
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
90
Ozono troposférico
91
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
Qualidade do ar troposférico - ozono
92
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
Qualidade do ar troposférico - ozono
93
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.
94
Valores de referência para a qualidade do ar na
UE - ozono
95
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
Qualidade do ar troposférico - ozono
Excesso de ozono troposférico a cima dos 75 ppb
In Europe's Environment - The Dobris Assessment
- Chapter 4, EEA, 2001. Descarregado de
http//reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004
new.html , em 13/09/02  
96
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/page004
new.html , em 13/09/02  
97
Nevoeiro fotoquímico
98
C.P. Alterações químicas
Formação e oxidantes - Modelo Simplista.  
99
C.P. Alterações químicas formação de ozono
Formação de oxidantes - Mecanismo detalhado de 15
reacções em cadeia.  
100
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/page004
new.html , em 13/09/02  
101
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/page004
new.html , em 13/09/02  
102
Precipitação ácida
103
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
Adptado de Acid Rain Revisited, Science Links,
2001. Descarregado de http//www.hbrook.sr.unh.e
du/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
104
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
Situação na Europa previsão obtida por modelação
In Europe's Environment - The Dobris Assessment
- Chapter 4, EEA, 2001. Descarregado de
http//reports.eea.eu.int/92-826-5409-5/en/page004
new.html , em 13/09/02  
105
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
Tolerânca de alguns animais ao pH da água
106
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
Ciclo do cálcio efeito da acidificação (exemplo
no Nordeste dos EUA)
Unidades moles de Ca /ha-ano
Absorção de Ca pelas plantas
Entrada de Ca A partir da chuva e neve
Adptado de Acid Rain Revisited, Science Links,
2001. Descarregado de http//www.hbrook.sr.unh.e
du/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
Ca perdido para águas superficiais
Ca disponível no solo
107
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
Efeito da acidificação
Adptado de Acid Rain Revisited, Science Links,
2001. Descarregado de http//www.hbrook.sr.unh.e
du/hbfound/report.pdf, em 13/09/02
108
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.
109
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/page004
new.html , em 13/09/02  
110
C.P. Efeitos dos poluentes atmosféricos
precipitação ácida
111
Modelação
112
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     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).
113
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.
114
C.P. Transporte gradiente vertical de
temperatura
Inversão térmica
115
C.P. Transporte gradiente vertical de
temperatura
Registo vertical horário de temperatura, humidade
relativa, pressão, velocidade e direcção do vento
na estação de Tampa, Florida (NOAA)
Perfis verticais de temperatura (GRACE Mission.
GFZ,UCAR and NCEP). GeoForschungsZentrumPotsdam
(GFZ). GFZ Potsdam, Division 1
116
Tipo de modelos
C.P. Transporte modelos

• Gaussiano
• Numérico
• Estatístico
• Físico

Modelo físico de uma pluma
117
Modelo Gaussiano
C.P. Transporte modelos Gaussianos

• 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)
118
Modelo Gaussiano
C.P. Transporte modelos Gaussianos

• 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

119
Examplo de modelos numéricos
C.P. Transporte modelos Numéricos
ISCST3/PRIME Regime permanente simula o transporte e dispersão a partir de fontes múltiplas em área ou volume, em orografias simples ou complexasusa as classes de estabilidade de Pasquill-Guifordaté aos 50 kmsimula deposição seca e húmida AERMOD 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 CALPUFF Multi-camada, multi-espécies, 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
120
Factores do emissor
C.P. Transporte modelos

• Localização geográfica
• Características do local
• Concentração do poluente e características
• Densidade do gás, velocidade, temperatura e
  pressão
• Altura e diâmetro da chaminé

121
Monitorização
122
C.P. Dispositivos para medição de emissões -
princípios
Espectro electromagnético possibilidade de
interferências
123
C.P. Dispositivos para medição de emissões -
princípios
Métodos para análise de emissões
Extractivos
In situ
124
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
125
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Infra-vermelho (IV) não dispersivo - absorção
Lei de Beer-Lambert TrI/I0e-a(l). c.
l c1/(a(l). l) log(1/Tr) (desde que se use o
comprimento de onda em que se verifique
absorvância zero como referência)
I
I0
I0
I0
Tr transmitância da luz através do gás I0
intensidade da luz afluente /s I intensidade da
luz efluente /s a(l) coeficiente de absorção
molecular (f(g)) c concentração do poluente l
distância que a luz atravessa
126
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Ultra-violeta (UV) não dispersivo - absorção
Lei de Beer-Lambert TrI/I0e-a(l). c.
l c1/(a(l). l) log(1/Tr)
Tr transmitância da luz através do gás I0
intensidade da luz afluente /s I intensidade da
luz efluente /s a(l) coeficiente de absorção
molecular (f(g)) c concentração do poluente l
distância que a luz atravessa
127
C.P. Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente - UV
O3

• Aplicações
• Qualquer

1008 UV (Amko Systems Inc.)
128
C.P. Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente Fluorescência UV
SO2, H2S

• Aplicações
• Qualquer

4108 UV (Amko Systems Inc.)
129
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)
130
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)
131
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Quimioluminescência pelo Ozono (NONO2) 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
132
C.P. Dispositivos para medição de emissões
Qualidade ambiente Quimiofluorescência UV
NOx

• Aplicações
• Qualquer

CLD 700 AL (Amko Systems Inc.)
133
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Cromatografia ionização à chama ( para
compostos orgânicos)
134
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Cromatografia fotoionização ( para compostos
orgânicos)
R hv ? R e- Em que R é um composto
orgânico e hv é normalmente emitida por uma
lâmpada UV (eV entre cerca de 8 e 12). 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
eV
135
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Cromatografia fotoionização relativa de alguns
gases
136
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Espectrometria de massa
137
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 massa- GCMS)
138
C.P. Dispositivos para medição de emissões
princípios métodos extractivos
Espectrometria de massa (Metais)
139
C.P. Dispositivos para medição de emissões
Ionização à chama
Hidrocarbonetos voláteis

• Aplicações
• Qualquer

Model 10 (Vig Industries, Inc.)
140
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
• Etc.

GM 31 MULTI-COMPONENT GAS ANALYZER (Amko Systems
Inc.)
141
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.)
142
C.P. Dispositivos para medição de emissões
In situ infra-vermelho
CO

• Aplicações
• Centrais termo-eléctricas
• Indústria metalúrgica
• Indústria química
• Cimenteiras.

GM 921 CO (Amko Systems Inc.)
143
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.)
144
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.)
145
C.P. Dispositivos para medição de emissões
In situ IV
Partículas

• Aplicações
• Qualquer

OMD 41 (Amko Systems Inc.)
P5B (ESC, Inc.)
146
C.P. Dispositivos para medição de emissões
In situ Portátil
Multiparamétrico O2, CO, NOx, SO2

• Aplicações
• Qualquer

ECOM-A 2.5 (Amko Systems Inc.)
147
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)
148
Controlo de emissões
149
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Filtros de mangas unidades móveis
Trunkline (TM) (Air Cleaning Technologies Inc.)
(Adwest Technologies Inc.)
150
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Filtração
151
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Filtração efluente húmido
152
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Venturi
Mystaire Venturis (Misonix Inc.)
153
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Scrubbers
Mystaire Waterweb (Misonix Inc.)
154
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Scubbers de alta eficiência
Sonimist pretreatment chamber (Misonix Inc.)  
155
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Colunas de adsorção
Mystaire MVS (Misonix Inc.)
156
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Precipitadores electroestáticos
(Environmental Elements Corporation)
157
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Filtros de mangas
(Environmental Elements Corporation)
158
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Ciclones
(Adwest Technologies Inc.)
159
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Incineração/oxidação
Retox RTO (Adwest Technologies Inc.)
160
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Incineração
Consumat (R) (Consultech Systems)  
161
C.P. Dispositivos para controlo de emissões
Oxidação catalítica
162
(No Transcript)