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26 de jan de 2012

óxido nitroso Poluentes Inorgânicos

Poluentes Inorgânicos do ar

Incluem-se nesta classe poluentes de vários tipos, como gases e particulados. Muitas substâncias sólidas e líquidas podem vir a ser particulados contaminantes do ar. Os óxidos de carbono, enxofre e nitrogênio também são considerados poluentes inorgânicos quando presente em grandes quantidades.
Muitos dos gases poluentes do ar aparecem na atmosfera através de atividades humanas, os mais comuns são CO, SO2, NO e NO2, na ordem de 100 milhões de toneladas por ano, sendo que a quantidade emitida destes gases ainda é pequeno em relação à quantidade de CO2 presente no ar.
Outros gases poluentes são amônia (NH3), óxido nitroso (N2O), ácido sulfídrico (H2S), cloro (Cl2), ácido clorídrico (HCl) e ácido fluorídrico (HF) também emitidos por atividades humanas (Manahan, 2001).

Partículas na atmosfera

O tamanho dessas partículas é de aproximadamente 0,5 milímetro (como pequenos grãos de areia ou orvalho) e são originadas de uma grande variedade de materiais e objetos discretos que podem ser sólidos ou gotículas de líquidos.
Aerossóis atmosféricos são partículas sólidas ou líquidas com diâmetro menor que 100mm. Partículas poluentes entre 0,001 e 10mm estão comumente suspensas no ar próximas a fontes de poluição, como a atmosfera urbana, plantas industriais, rodovias e fábricas em funcionamento (Manahan, 2001).
Exemplos de partículas sólidas menores são: as fuligens (carbono preto), iodeto de prata, núcleos de combustão e núcleos de sal formados através da perda de vapor d'água proveniente do mar.
Partículas maiores incluem pó de cimento, poeira e carvão pulverizado. Matéria particulada líquida inclui pingos de chuva, névoa e gotas de ácido sulfúrico. Algumas partículas são de origem biológica, como vírus, bactérias, esporos bacterianos, esporos de fungos e pólen. Os particulados podem ser orgânicos ou inorgânicos; ambos os tipos são contaminantes atmosféricos muito importantes.

Monóxido de Carbono

O CO é um gás incolor, inodoro e tóxico. É um dos principais poluentes da atmosfera, sua concentração total é de aproximadamente 0,1ppm. O monóxido de carbono é um dos gases emitidos pelos escapamentos dos automóveis (combustão incompleta de materiais que contêm carbono (1), como os combustíveis fósseis), mas muito desse gás está presente como intermediário da reação de oxidação do metano pelo radical hidroxila (2) (Manahan, 2001; Lee, 2000).

O monóxido de carbono é um gás inerte, não constituindo grande ameaça à vegetação ou aos materiais expostos à atmosfera. No entanto, se aspirado em determinadas quantidades pode causar a morte.
No sangue ele possui um efeito muito perigoso quando forma um complexo estável com a hemoglobina: se aproximadamente 2% dela estiver ligada ao CO, a atividade normal da pessoa fica debilitada. Se esse percentual estiver entre 10 e 20% pode causar a morte do indivíduo. O complexo formado impede o transporte de oxigênio pelo corpo, levando, inicialmente, à inconsciência e depois à morte.

Considerando que a combustão interna de máquinas é a fonte primária de emissões do monóxido carbono, medidas controladas estiveram concentradas em automóveis. Os automóveis mais modernos utilizam catalisadores (metais nobres) que auxiliam na oxidação do CO em CO2, diminuido assim a emissão de monóxido de carbono na atmosfera (Manahan, 2001; http://www.sicap.com.br/portugues/catalisador/saude.htm). O tempo de residência do CO na atmosfera é pequeno, sua destruição ocorre na reação com o radical hidroxila, transformando-o em gás carbônico:

Gás Carbônico (CO2)

O CO2 é, dos óxidos, o mais abundante, ele é um constituinte natural e é necessário ao crescimento das plantas. A quantidade de dióxido de carbono na atmosfera é de aproximadamente 365 ppm em volume, mas essa quantidade está aumentando cerca de 1 ppm por ano.
A fotossíntese efetuada pelas plantas remove cerca de 360 bilhões de toneladas de CO2 da atmosfera, a mesma quantidade deve ser devolvida à atmosfera pela respiração de plantas e animais ou pela putrefação de restos de animais ou plantas (Lee, 2000).
A queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), e de florestas liberam para a atmosfera cerca de 25 bilhões de toneladas de CO2 por ano. A decomposição térmica de calcário na fabricação de cal libera aproximadamente 100 milhões de toneladas de CO2 (Lee, 2000).

O aumento da quantidade de CO2 juntamente com outros gases causa o aquecimento geral da atmosfera, o chamado "efeito estufa".

Dióxido de enxofre (SO2)

O SO2, muito comum na baixa atmosfera, também é um importante poluente, podendo ser de origem natural ou artificial. O SO2 natural é proveniente de erupções vulcânicas e da decomposição de animais e vegetais, no solo, nos pântanos e nos oceanos. O artificial resulta da queima de combustíveis fósseis, como o petróleo e seus derivados, como por exemplo, a gasolina (Manahan, 2001; Atlas do Meio Ambiente do Brasil, 1996).
A hulha (FeS2) contém de 1 a 3% de enxofre (S), sua queima produz também o dióxido de enxofre pela reação abaixo. Os óleos pesados da destilação de petróleo contêm de 1 a 2% de S. No Brasil esse teor chega a 5%. Um teor de 0,1 a 0,2 ppm já causa danos às pessoas com doenças respiratórias, 0,3 ppm de SO2 causa sérios danos aos vegetais.

Muitos fatores como temperatura, umidade, intensidade da luz, transporte atmosférico e característica de materiais particulados na superfície podem influenciar as reações do dióxido de enxofre na atmosfera. Assim como outros gases poluentes, o SO2 sofre reações químicas formando partículas. Boa parte do dióxido de enxofre na atmosfera é oxidada a ácido sulfúrico e sulfatos, particularmente sulfato de amônio e sulfato de hidrogênioamônio.
O principal efeito sobre a saúde é no aparelho respiratório: o SO2 causa irritação e aumenta a resistência do canal respiratório, principalmente em pessoas asmáticas e com deficiência respiratória, além de secreções da mucosa nasal.
O SO2 quando é convertido em ácido sulfúrico provoca a chuva ácida que pode destruir as plantas. Os danos causados são pequenas manchas sobre as folha, exatamente onde tocam as gotículas (Manahan, 2001).

Uma maneira de reduzir a presença desse gás na atmosfera é a remoção do enxofre do carvão e do óleo antes da combustão através da injeção de calcário (CaCO3), pulverizado nas fornalhas. A decomposição do calcário produz cal (CaO) e CO2, o CaO reage com o SO2 formando sulfito de cálcio:

As partículas sólidas de CaSO3 e boa parte de SO2 são removidos do gás de combustão por uma suspensão aquosa de cal, mas a remoção ineficiente e a grande quantidade de combustível a ser tratada torna o processo um pouco dispendioso, não sendo muito utilizado.

Óxidos de Nitrogênio

Os óxidos de nitrogênio mais encontrados na atmosfera são o óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2).
O óxido nitroso é gerado microbiologicamente e é relativamente inerte na baixa atmosfera e não influencia muito nas reações químicas. Seu nível diminui com a altitude na estratosfera causado por reações fotoquímicas.

Alguns reagem com oxigênio atômico:

Essas reações são importantes em termos da diminuição da camada de ozônio, como citado anteriormente (Manahan, 1997).
Cerca de 60% das emissões de óxido nitroso (N2O) provém de fontes naturais; ele é encontrado em grande abundância nos oceanos e o restante em emanações de solos, principalmente os tropicais. A concentração deste gás era constante no período pré-industrial dos países desenvolvidos, seu nível era de cerca de 275ppb, e atualmente, com uma taxa anual de 0,25% alcançou 312 ppb. O N2O é um sub-produto em ambientes terrestres e aquáticos de processos de desnitrificação e nitrificação.
O monóxido de nitrogênio (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2) são poluentes provenientes do escape de veículos motorizados, aviões, centrais termoelétricas, fábricas de fertilizantes, de explosivos ou de ácido nítrico, incineradores e queimadas.
O ar utilizado na combustão dentro dos motores dos automóveis possui, logicamente, oxigênio e também nitrogênio. Com o aumento da temperatura a valores suficientemente altos, ocorre a reação entre estes gases produzindo, principalmente, óxido nítrico (NO).

Este gás é oxidado formando dióxido de nitrogênio (NO2):

O NO2 reage com água formando ácido nítrico (causador da chuva ácida) e óxido nítrico:

Os gases expelidos pelos veículos automóveis podem conter até 1.000 ppm de óxidos de nitrogênio, mas com o uso de catalisadores, o NO presente nos combustíveis é transformado em N2, um gás pouco reativo e um importante componente da atmosfera.
O fumo de cigarros também contém óxidos de nitrogênio em concentrações de até 300 ppm. Os gases de escape e fumo de cigarros são produzidos em recintos fechados, dificultando a diluição destes gases, principalmente por estarem em concentrações muito elevadas. Pequenas quantidades de óxidos de nitrogênio formam-se durante as tempestades e na solda elétrica.
Os óxidos de nitrogênio sofrem, no meio ambiente, transformações fotoquímicas que levam à formação de ozônio (O3), o chamado smog fotoquímico(http://www.geocities.com/RainForest/Canopy/9399/Ambiente_Global/air/gases.html).
O NO é um gás praticamente inofensivo e puro, não representa graves perigos à saúde. O NO2 é um gás de cor castanho-avermelhado, de odor característico tóxico e muito irritante. Uma pessoa que aspire este gás sente imediatamente ardência nos olhos, no nariz e nas mucosas em geral (http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/ciencia/chuva.html; http://www.zemoleza.com.br/trabalho.asp?cod=596; http://www.zemoleza.com.br/trabalho.asp).

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