( PDF ) Estudo de caso: análises sazonais dos dados meteorológicos e de SO2 de uma rede de monitoramento de qualidade do ar, como ferramenta de apoio a gestão das emissões de SO2 de uma refinaria de grande...

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

WILLIAM SENNA RODRIGUES

ESTUDO DE CASO: ANÁLISES SAZONAIS DOS DADOS METEOROLÓGICOS E

DE SO

DE UMA REDE DE MONITORAMENTO DE QUALIDADE DO AR, COMO

FERRAMENTA DE APOIO A GESTÃO DAS EMISSÕES DE SO

DE UMA

REFINARIA DE GRANDE PORTE.

Niterói

2006

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

WILLIAM SENNA RODRIGUES

ESTUDO DE CASO: ANÁLISES SAZONAIS DOS DADOS METEOROLÓGICOS E

DE SO

DE UMA REDE DE MONITORAMENTO DE QUALIDADE DO AR, COMO

FERRAMENTA DE APOIO A GESTÃO DAS EMISSÕES DE SO

UMA REFINARIA

DE GRANDE PORTE.

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-

Graduação Stricto Sensu em Sistemas de

Gestão da Universidade Federal Fluminense

como requisito parcial para obtenção do Grau

de Mestre em Sistema de Gestão.

Área de Concentração: Meio Ambiente

Orientador Prof. FERNANDO TOLEDO FERRAZ, D.Sc.

Niterói

2006

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WILLIAM SENNA RODRIGUES

ESTUDO DE CASO: ANÁLISES SAZONAIS DOS DADOS METEOROLÓGICOS E

DE SO

DE UMA REDE DE MONITORAMENTO DE QUALIDADE DO AR, COMO

FERRAMENTA DE APOIO A GESTÃO DAS EMISSÕES DE SO

UMA REFINARIA

DE GRANDE PORTE.

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-

Graduação Stricto Sensu em Sistemas de

Gestão da Universidade Federal Fluminense

como requisito parcial para obtenção do Grau

de Mestre em Sistema de Gestão.

Área de Concentração: Meio Ambiente

Aprovado em _____ de __________ de 2006.

BANCA EXAMINADORA

Prof. Fernando Toledo Ferraz, D.Sc. - Orientador

Universidade Federal Fluminense

Prof. Gilson Brito Alves Lima, D.Sc.

Universidade Federal Fluminense

Profa. Ana Regina de Aguiar Dutra, D.Sc.

Universidade do Sul de Santa Catarina

À minha esposa Valéria e aos meus filhos Matheus Felipe

e Mariana Luíza pela compreensão nos muitos momentos de

ausência ou pouca participação familiar, para realização deste

trabalho.

À minha mãe Paraguassú pelo carinho de todas as horas

e ao meu pai Euclydes (in memorian) pelo exemplo de vida.

AGRADECIMENTOS

Agradeço ao meu orientador Fernando Toledo Ferraz pelo crédito, confiança

e suporte que me foram de fundamental importância para a execução deste

trabalho, Gilson Brito Alves lima, José Rodrigues de Farias Filho e Osvaldo Quelhas,

como referências pedagógicas incansáveis, dentro de sala de aula e que

contribuíram de forma decisiva no meu desenvolvimento acadêmico.

À Refinaria Duque de Caxias – representada pela pessoa do senhor Edson

Kleiber de Castilho, seu Gerente Geral a época, pela oportunidade de realização

deste aprimoramento acadêmico, que contribuiu determinantemente para o meu

desenvolvimento profissional.

Ao Petróleo Brasileiro S/A pela parceria com a Universidade Federal

Fluminense, por este projeto de sucesso. Aproveito também, para agradecer a todos

aqueles que, direta ou indiretamente, colaboraram para a realização deste trabalho.

A todos os professores e colaboradores do curso de Mestrado Profissional em

Sistemas de Gestão, promovido pela UFF-LATEC, bem como todos aos colegas de

turma.

“O pensamento só começa com a dúvida"

Roger Martin Du Gard, escritor francês; recebeu o Prêmio Nobel de

Literatura em 1937

“E pensar que poderíamos estar em situação bem mais confortável se

todos atentássemos para a nossa missão cá na terra. Que é finita.

Mas que é permanente, no sentido de que se renova em direção aos

nossos dependentes “

Domingos Oliveira Meneses, poeta e escritor brasileiro, Brasília,

setembro de 2003

RESUMO

O presente estudo se estrutura na utilização de um inventário de fontes de emissões

atmosféricas, avaliação das condições geográficas, informações da

micrometeorologia da região, sob a área de influência, que possibilitaram o

dimensionamento e implantação de uma rede de monitoramento da qualidade do ar.

Através de análises sazonais de dados meteorológicos confrontados com os de

qualidade do ar referentes à SO

, ambos fornecidos por esta rede de monitoramento

de qualidade do ar; foram obtidas várias correlações, onde muitas teorias são

confirmadas na prática, gerando uma série de conclusões, que poderão servir como

referência para outros estudos e utilizadas como ferramenta de apoio na gestão das

emissões SO

de uma refinaria de grande porte.

Palavras-chave: Sazonais. Meteorológicos e SO

ABSTRACT

The present study structure is based on atmospheric emission sources inventory,

geographical conditions evaluation and micrometeorology area information, over a

predefined actuation area, which allows project sizing dimension and implementation

over an air quality’s network monitoring system. According to meteorological

seasonal data analysis, that are put together and confronted with air quality data,

referred to SO

, both obtained by the network monitoring system mentioned above.

With that, we could confirm many theories on practice experiments, which can further

generate a lot of conclusions and be used as a reference by other studies or

researches, as well as be used as a support tool on SO

emission’s management of

a large scale refinery.

Keywords: Seasonal. Meteorological e SO

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Composição média do ar limpo e seco à superfície da terra....................29

Tabelas 2 - Principais poluentes atmosféricos suas origens e conseqüências.........40

Tabela 3 - Tipos de radiação ultravioleta relacionada com seu comprimento de onda

..................................................................................................................................51

Tabela 4 - Padrões Nacionais de Qualidade do Ar - Resolução CONAMA nº 3, de

28/06/90 ..................................................................................................................105

Tabela 5 - Critérios para Episódios Agudos de Poluição do Ar...............................106

Tabela 6 - Fatores de Conversão entre Unidades de Medida de Concentração de107

Tabela 7 - Índice de Qualidade do Ar (IQA) ............................................................109

Tabela 8 - Padrões de Emissão Atmosférica Estipulados pela Resolução CONAMA

008/1990 .................................................................................................................110

Tabela 9 – Compilação de Legislação Atmosférica Federal ...................................111

Tabela 10 - Resumo dos padrões de emissões NT-557. R-1..................................114

Tabela 11 - Informações Sobre Objetivos e Técnicas para Gerenciamento da

Qualidade do Ar ......................................................................................................117

Tabela 12 – Estações da Rede e seus Respectivos Parâmetros Monitorados.......152

Tabela 13 - Índice de Qualidade do Ar (IQA) para SO2..........................................157

Tabela 14 – Médias Horárias e percentuais em relação à média, dos Valores de SO2

por estação a cada hora do dia...............................................................................171

Tabela 15 – Médias horárias e percentuais em relação à média, dos valores de SO2,

por estação, a cada dia da semana. .......................................................................185

Tabela 16 – Médias horárias e percentuais em relação à média, dos valores de SO2,

por estação, a cada mês do ano.............................................................................194

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Perfil das temperaturas e das altitudes nas camadas da atmosfera.........32

Figura 2 - Distribuição dos elementos e compostos mais comuns pelas camadas...32

Figura 3 - Mostra o mecanismo do Efeito Estufa.......................................................42

Figura 4 - Aumento das concentrações atmosféricas mundiais dos três principais

gases de efeito estufa, através dos séculos..............................................................46

Figura 5 - Aumento da temperatura da superfície da terra em ºC, através dos últimos

140 anos e dos últimos 100 anos..............................................................................46

Figura 6 - Tendências da temperatura no globo, ao longo dos anos do último século.

..................................................................................................................................47

Figura 7 - As fontes dos precursores do Ozônio (NOx e VOC) e suas contribuições

percentuais................................................................................................................49

Figura 8 - Processo esquemático de formação do Ozônio na troposfera..................50

Figura 9 - Variação da concentração de gases durante as horas do dia (período

diurno), quando se manifestou forte irritação nos olhos em Los Angeles, nos anos

1960 ..........................................................................................................................57

Figura 10 - Desenho esquemático, mostrando os produtos que causam a destruição

da camada de ozônio na estratosfera e formação de smog na troposfera em que o

ozônio é um componente primário de sua formação.................................................58

Figura 11 - Esquema da formação da chuva ácida...................................................59

Figura 12 - Smog industrial nas montanhas ao fundo em Santiago do Chile............66

Figura 13 - Smog fotoquímico sobre Los Angeles.....................................................67

Figura 14 - Fatores que levam a concentração de um poluente atmosférico, em uma

determinada área receptora......................................................................................69

Figura 15 - Fenômeno da Inversão Térmica .............................................................71

Figura 16 - Relação entre o gradiente de temperatura da atmosfera e a sua

estabilidade...............................................................................................................73

Figura 17 - Principais tipos de plumas de poluentes atmosféricos............................76

Figura 18 - Efeito da rugosidade terrestre no perfil da velocidade do vento. Com o

decréscimo da rugosidade, o perfil torna-se mais uniforme......................................79

Figura 19 – Correntes de Convecção........................................................................80

Figura 20 - Sistemas de Vento Terra-mar.................................................................82

Figura 21 – Rosa dos Ventos....................................................................................84

Figura 22 - Mostra elementos de um modelo matemático que relaciona as emissões

de contaminantes com a qualidade do ar..................................................................88

Figura 23 - Sistema de coordenadas e geometria básica da equação gaussiana da

pluma ........................................................................................................................93

Figura 24 - Desenho esquemático da altura efetiva de lançamento e fórmula de

cálculo.......................................................................................................................93

Figura 25 - Expressão das concentrações na pluma gaussiana...............................94

Figura 26 - Sistema de Gerenciamento da Qualidade do Ar...................................116

Figura 27 – Área de Trabalho e Malha de Partições Utilizadas no Estudo – Refinaria

– REDE AR .............................................................................................................133

Figura 28 - Fontes Emissoras de Poluentes Atmosféricos da Refinaria - Área Interna

................................................................................................................................139

Figura 29 - Fontes Emissoras de Poluentes Atmosféricos da Refinaria – REDE AR

................................................................................................................................140

Figura 30 - Rosa dos Ventos de Longo Período Característica da Região de Estudo

................................................................................................................................144

Figura 31 - Relevo Discretizado da Área de Estudo - Área da Rede ......................145

Figura 32 – Cenário Modelado que Contém o Máximo Acréscimo Médio de 24 Horas

nas Concentrações de Dióxido de Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria

................................................................................................................................147

Figura 33 – Cenário Modelado que Contêm as Médias Anuais nas Concentrações de

Dióxido de Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria .................................148

Figura 34 – Cenário Modelado que Contém as 1ª Máximas Médias de 24 horas nas

Concentrações de Dióxido de Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria ...149

Figura 35 – Rede de Monitoramento de Qualidade do Ar; (5 estações de qualidade

do ar e uma estação meteorológica).......................................................................153

Figura 36 – Análise do IQA (Estação 1)..................................................................157

Figura 37 – Análise do IQA (Estação 2)..................................................................158

Figura 38 – Análise do IQA (Estação 3)..................................................................158

Figura 39 – Análise do IQA (Estação 4)..................................................................159

Figura 40 - Análise Conjunta dos IQA’s das Estações............................................159

Figura 41 - Radiação Solar versus SO

(Estação1) ................................................161

Figura 42 - Radiação Solar versus SO2 (Estação 2)...............................................161

Figura 43 - Radiação Solar versus SO2 (Estação3)................................................162

Figura 44 - Radiação Solar versus SO2 (Estação 4)...............................................162

Figura 45 – Precipitação pluviométrica versus SO2 (Estação1)..............................164

Figura 46 – Precipitação pluviométrica versus SO

(Estação 2)..............................164

Figura 47 – Precipitação pluviométrica versus SO2 (Estação 3).............................164

Figura 48 – Precipitação pluviométrica versus SO

(Estação 4)..............................165

Figura 49 – Precipitação Pluviométrica Versus SO

Estação 1 (Mar/05)................166

Figura 50 – Precipitação Pluviométrica Versus SO

Estação 2 ( Versus SO

(Abr/05)

................................................................................................................................166

Figura 51 – Precipitação Pluviométrica Versus SO2 Estação 3 (Abr/05)................167

Figura 52 – Precipitação Pluviométrica Versus SO2 Estação 4 (Abr/05)................167

Figura 53 – Sazonalidade dos valores de SO

por hora do dia (Estação 1)............169

Figura 54 – Sazonalidade dos valores de SO

por hora do dia (Estação 2)............169

Figura 55 – Sazonalidade dos valores de SO2 por hora do dia (Estação 3)...........170

Figura 56 – Sazonalidade dos valores de SO2 por hora do dia (Estação 4)...........170

Figura 57 – Sazonalidade da Velocidade do Vento por Hora do Dia ......................172

Figura 58 – Sazonalidade Precipitação Pluviométrica por Hora do Dia..................173

Figura 59 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por Hora do Dia ......................174

Figura 60 – Sazonalidade da Radiação Solar por Hora do Dia...............................175

Figura 61 - Sazonalidade da Temperatura por Hora do Dia....................................176

Figura 62 - Sazonalidade da Umidade Relativa por Hora Dia.................................177

Figura 63 - Localização da Refinaria em Relação à Baía .......................................177

Figura 64 - Localização da Refinaria na Bacia Aérea Correspondente...................178

Figura 65 - Posicionamento das estações e sua localização em relação aos pontos

cardeais...................................................................................................................178

Figura 66 - Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na

estação meteorológica, por hora do dia. .................................................................181

Figura 67 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 1) .....183

Figura 68 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 2) .....183

Figura 69 – Sazonalidade dos valores de SO

por dia da semana (Estação 3)......184

Figura 70 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 4) .....184

Figura 71 – Sazonalidade da Velocidade do Vento por dia da semana..................186

Figura 72 – Sazonalidade da Precipitação Pluviométrica por dia da semana.........187

Figura 73 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por dia da semana..................188

Figura 74 – Sazonalidade da Radiação Solar por dia da semana...........................189

Figura 75 – Sazonalidade Temperatura por dia da semana ...................................190

Figura 76 – Sazonalidade da Umidade Relativa por dia da semana.......................191

Figura 77 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 1)............192

Figura 78 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 2)............193

Figura 79 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 3)............193

Figura 80 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 4)............193

Figura 81 - Sazonalidade da Velocidade do Vento, por Mês do Ano Estação 1·. ...195

Figura 82 - Sazonalidade da Velocidade do Vento, por Mês do Ano Estação 2. ....195

Figura 83 - Sazonalidade da Velocidade do Vento, por Mês do Ano Estação 3 .....196

Figura 84 - Sazonalidade da Velocidade do Vento, por Mês do Ano Estação 4. ....196

Figura 85 – Sazonalidade da Precipitação Pluviométrica por Mês do Ano. ............197

Figura 86 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por Mês do Ano. .....................198

Figura 87 - Sazonalidade da Radiação Solar por Mês do Ano................................199

Figura 88 - Sazonalidade da Temperatura por Mês do Ano....................................200

Figura 89 - Sazonalidade da Umidade Relativa por Mês do Ano............................201

Figura 90 – Rosa dos ventos...................................................................................201

Figura 91 – Rosa dos ventos direção e velocidade dos ventos médias do período de

01/07/04 00:00h até 31/12/05 23:59h......................................................................201

Figura 92 – Rosa dos Ventos avaliação mês a mês ...............................................202

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANP Agência Nacional de Petróleo

ANTT Agência Nacional de Transportes Terrestres

API American Petroleum Institute

ARPEL

Associação Regional de Empresas de Petróleo e Gás Natural da

América Latina e Caribe

ATMOS SIA

3.3

Programa utilizado para realização do inventário de emissões,

planejamento e gestão das informações geradas pela rede de

monitoramento da qualidade do ar

CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental

CFC CloroFlúorCarbono

Metano

CO Monóxido de Carbono

Dióxido de Carbono

CECA Comissão Estadual de Controle Ambiental

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

CONCAWE Conservation of Clean Air and Water in Europe

COVs Carbonos Orgânicos Voláteis

CS Centro Supervisório

DARS Data Attribute Rating System

EEA European Enviromment Agency

EIA Estudos de Impacto Ambiental

EIIP Emission Inventory Improvement Program

EPA Environmental Protection Agency

FEEMA Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente

GEE Gases de Efeito Estufa

S Àcido Sulfìdrico

HCl Ácido Clorídrico

HCnM Hidrocarbonetos Não-Metano

HF Ácido Fluorídrico

IBAMA

Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e dos Recursos Naturais

Renováveis

IEA Indicador de Emissões Atmosféricas

IPCC Intergovenmental Panel on Climate Change

IQA Índice de Qualidade do AR

ISC3 Indurtrial Souce Complex 3

MCT Ministério da Ciência e Tecnologia

MP Material Particulado

O Óxido Nitroso

Amônia

Óxidos de Nitrogênio

Ozônio

ONG’s Organizações Não Governamentais

PI Partículas Inaláveis

PRONAR Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar

SGQA

Sistemas de Gerenciamento da Qualidade do Ar

SMAM/PR

Secretaria do Meio Ambiente da Presidência da República

SISNAMA Sistema Nacional do Meio Ambiente

Dióxido de Enxofre

SOx Óxidos de Enxofre

TOC Compostos Orgânicos Totais

UD Unidades Dobson

UFCC Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido

UNEP United Nations Environment Programme

URBAIR Urban Air Quality Management Strategy

URE Unidade de recuperação de enxofre

USEPA U.S. Environmental Protection Agency

VOC Compostos Orgânicos Voláteis

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................20

1.1 ABORDAGEM GERAL........................................................................................20

1.2 FORMULAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA.....................................................22

1.3 OBJETIVO...........................................................................................................23

1.4 DELIMITAÇÕES DO ESTUDO ...........................................................................24

1.5 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO .............................................................................25

1.6 ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO....................................................................26

2 REVISÃO DA LITERATURA.................................................................................28

2.1 ATMOSFERA......................................................................................................28

2.2 POLUIÇÃO DO AR .............................................................................................33

2.3 FONTES DE POLUIÇÃO DO AR........................................................................34

2.4 POLUENTES ATMOSFÉRICOS.........................................................................35

2.5 HISTÓRICO DA POLUIÇÃO DO AR...................................................................36

2.6 EFEITOS DA POLUIÇÃO DO AR .......................................................................37

2.6.1 O efeito estufa e o aquecimento global............................................................41

2.6.2 Destruição da camada de ozônio na estratosfera ............................................48

2.6.2.1 O processo de formação do ozônio na estratosfera......................................52

2.6.2.2 O processo de destruição do ozônio na estratosfera ....................................53

2.6.2.3 Os processos de formação e destruição do ozônio na troposfera.................55

2.6.3 Chuva ácida .....................................................................................................58

2.6.3.1 Fontes e redução da poluição por dióxido de enxofre (SO2) ........................61

2.6.4 Poluição local ...................................................................................................64

2.6.4.1 Smog industrial..............................................................................................65

2.6.4.2 Smog fotoquímico .........................................................................................66

2.6.4.3 Efeitos do smog.............................................................................................67

2.7 CARACTERÍSTICAS AMBIENTAIS E A POLUIÇÃO DO AR..............................69

2.8 DISPERSÃO DE PLUMAS..................................................................................74

2.8.1 Rosa dos ventos...............................................................................................83

2.8.2 Umidade relativa do ar .....................................................................................85

2.9 MODELAGEM MATEMÁTICA DO TRANSPORTE DE POLUENTES

ATMOSFÉRICOS......................................................................................................86

2.10 O MODELO DE PLUMA GAUSSIANA..............................................................91

2.11 SISTEMA NACIONAL DE MEIO AMBIENTE NO BRASIL................................94

2.12 CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE................................................95

2.13 LEGISLAÇÃO ATMOSFÉRICA NO BRASIL.....................................................96

2.13.1 Pronar (medidas estabelecidas).....................................................................99

2.13.1.1 Limites máximos de emissão ......................................................................99

2.13.1.2 Padrões de qualidade do ar .....................................................................100

2.13.1.3 Enquadramento das áreas do território nacional em classes de uso do ar

................................................................................................................................101

2.13.1.4 Monitoramento da qualidade do ar............................................................102

2.13.1.5 Gerenciamento do licenciamento de fonte de poluição do ar....................102

2.13.1.6 Inventário nacional de fontes e poluentes do ar........................................103

2.13.1.7 Desenvolvimento nacional na área de poluição do ar...............................103

2.14 PADRÕES NACIONAIS (LIMITES) DE QUALIDADE DO AR.........................104

2.14.1 Índice de qualidade do ar (IQA)....................................................................108

2.15 PADRÕES NACIONAIS (LIMITES) DE EMISSÕES PARA FONTES FIXAS..109

2.16 LEGISLAÇÃO ATMOSFÉRICA RELATIVA À QUALIDADE DO AR NO ESTADO

DO RIO DE JANEIRO.............................................................................................112

2.16.1 Critérios e padrões de qualidade do ar ambiente.........................................112

2.16.2 Limites máximos de emissões de poluentes de fontes fixas ........................113

2.16.3 Padrões de emissão de partículas e de dióxido de enxofre em caldeiras de

monóxido de carbono..............................................................................................114

2.17 SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DA QUALIDADE DO AR (SGQA)..........115

2.17.1 Objetivos dos sistemas de gerenciamento da qualidade do ar e informação

para a tomada de decisão.......................................................................................116

2.18 FONTES DE EMISSÃO...................................................................................119

2.19 PROCESSOS ATMOSFÉRICOS....................................................................120

2.20 MONITORAMENTO DA POLUIÇÃO DO AR ..................................................121

2.20.1 Técnicas e processos de monitoramento.....................................................122

2.20.1.1 Monitoramento do ar ambiente..................................................................122

2.20.1.2 Monitoramento das fontes de emissão......................................................123

2.20.1.3 Monitoramento meteorológico...................................................................125

2.21 AVALIAÇÃO DO IMPACTO NO MEIO AMBIENTE ATMOSFÉRICO DE UMA

PROPOSTA DE UM NOVO PROJETO. .................................................................126

2.22 PETRÓLEO.....................................................................................................127

2.23 OBJETIVOS DO REFINO ...............................................................................128

2.23.1 Processos de refino......................................................................................128

3 METODOLOGIA..................................................................................................130

3.1 DESCRIÇÃO DA ÁREA A SER MONITORADA ...............................................132

3.2 PREMISSAS INICIAIS.......................................................................................134

3.3 DESCRIÇÃO DAS ETAPAS DO TRABALHO...................................................134

3.4 INVENTÁRIO DE EMISSÕES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS.................136

3.5 FONTES EMISSORAS DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS DA REFINARIA .137

3.6 MODELO ESTATÍSTICO PARA O MODELAMENTO NO ATMOS...................141

3.7 ANÁLISE DA MICROMETEOROLOGIA DA REGIÃO ......................................142

3.8 ESTRATIFICAÇÃO DO RELEVO .....................................................................145

3.9 DIMENSIONAMENTO DA REDE OTIMIZADA PARA MONITORAMENTO DA

QUALIDADE DO AR DA REGIÃO DE INFLUÊNCIA DA REFINARIA. ...................146

3.10 O PROJETO DA REDE DE MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO AR....150

3.11 INVENTÁRIO DE FONTES EMISSORAS DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS

DA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO (FEEMA, MAIO 2004).....154

3.12 ANÁLISES COMPARATIVAS .........................................................................154

4 ANÁLISES DOS DADOS.....................................................................................156

4.1 IQA....................................................................................................................156

4.2 CORRELAÇÕES SIMPLES DE VALORES MEDIDOS DE SO2 DE UMA

DETERMINADA ESTAÇÃO, COM DADOS METEOROLÓGICOS.........................160

4.2.1 Radiação solar versus médias horárias de dióxido de enxofre ......................160

4.3 - PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA VERSUS MÉDIAS HORÁRIAS DE

DIÓXIDO DE ENXOFRE.........................................................................................163

4.4 VELOCIDADE DO VENTO VERSUS MÉDIAS HORÁRIAS DE DIÓXIDO DE

ENXOFRE...............................................................................................................165

4.5 ANÁLISE DAS SAZONALIDADES....................................................................167

4.5.1 Sazonalidade por hora do dia:........................................................................168

4.5.1.1 Sazonalidade da velocidade do vento na estação meteorológica por hora do

dia ...........................................................................................................................172

4.5.1.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica .....172

4.5.1.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica...............173

4.5.1.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica ........................174

4.5.1.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica.................................175

4.5.1.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica.....................176

4.5.1.7 Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na

estação meteorológica, por hora do dia. .................................................................177

4.5.2 Sazonalidade por dia da semana:..................................................................182

4.5.2.1 Sazonalidade da velocidade do vento na estação meteorológica...............186

4.5.2.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica. ....187

4.5.2.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica...............188

4.5.2.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica .......................189

4.5.2.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica.................................189

4.5.2.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica.....................191

4.5.3 Sazonalidades por meses do ano: .................................................................191

4.5.3.1 Sazonalidade da velocidade do vento nas estações...................................195

4.5.3.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica .....196

4.5.3.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica...............197

4.5.3.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica ........................198

4.5.3.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica.................................199

4.5.3.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica.....................200

4.5.3.7 Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na

estação meteorológica, por mês do ano .................................................................201

5 CONCLUSÕES..............................................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................209

1 INTRODUÇÃO

1.1 ABORDAGEM GERAL

Para realização deste trabalho, inicialmente foram necessários um inventário

de emissões, um projeto de implementação, incluindo a manutenção e a operação

de uma rede otimizada de qualidade do ar, com tecnologia e transmissão de dados

confiáveis e que para ser dimensionada demandou a realização de um criterioso

inventário das fontes emissoras de poluentes atmosféricos pertencentes à Refinaria.

No inventário de emissões atmosféricas foram considerados os seguintes poluentes:

Material Particulado (MP); Dióxido de Enxofre (SO

); Óxidos de Nitrogênio (NOx);

Monóxido de Carbono (CO); Compostos Orgânicos Totais (TOC) e Compostos

Orgânicos Voláteis (VOC).

Para a determinação das taxas de emissão de poluentes no inventário de

fontes, foi utilizada metodologia formulada pelo EIIP (Emission Inventory

Improvement Program), incluindo o controle de qualidade dos dados pelo sistema

DARS (Data Attribute Rating System), que possibilita dar uma nota a cada dado

obtido e ao inventário como um todo, ambos recomendados pela EPA

(Environmental Protection Agency).

As informações de micrometeorologia disponíveis para a realização do

inventário, foram obtidas na estação meteorológica localizada em um Aeroporto, a

quatro kilômetros de distância da Refinaria, estas informações foram compiladas e

agrupadas em cenários meteorológicos horários mensais característicos da região

de estudo, possibilitando uma adequada aplicação do modelo de dispersão de

poluentes na atmosfera, utilizado no algoritmo de otimização da rede de

monitoramento.

O software do modelo matemático de dispersão de poluentes utilizado no

estudo (Atmos 3.3.32) foi alimentado com as informações das fontes emissoras de

poluentes atmosféricos da Refinaria, informações de relevo da região e com

informações meteorológicas geradas como médias horárias diretamente no modelo

estatístico do Atmos, sem nenhum pré-tratamento.

Os resultados dos cálculos das concentrações de cada poluente estudado no

ar da região em questão foram apresentados na forma de uma malha de

concentração sobre imagem de satélite (cenários de qualidade do ar), propiciando

uma fácil verificação dos impactos provocados pelas emissões de poluentes da

Refinaria, para a região de estudo, bem como as áreas mais freqüentemente

impactadas.

Finalmente, utilizando-se toda base de informações obtidas nas etapas

anteriores, foi realizado o dimensionamento de uma rede otimizada de

monitoramento da qualidade do ar, constituída de cinco estações de medição

estrategicamente localizadas e equipadas com monitores automáticos de Partículas

Inaláveis (PI), Dióxido de Enxofre (SO

), Óxidos de Nitrogênio (NOx), Monóxido de

Carbono (CO), Compostos Orgânicos Totais (TOC), Hidrocarbonetos Não-Metano

(HCnM), Metano (CH4) e Ozônio (O3) e dados meteorológicos. As cinco estações de

medição automatizadas foram instaladas nas regiões identificadas como as de maior

influência indicadas no estudo e dotadas de equipamentos para telemetria de dados

até Centros Supervisórios (CS) instalados na Refinaria e no órgão ambiental

estadual, com passagem de dados em tempo real a cada hora.

A partir da operação da rede foi possível a obtenção de um enorme banco de

dados, referente aos valores de qualidade do ar e de parâmetros meteorológicos das

regiões em questão, que foram minuciosamente estudados.

As análises sazonais por hora, dia da semana e por mês do ano dos

parâmetros de SO2 e meteorológicos serviram de base para realização deste

estudo.

1.2 FORMULAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA

As emissões atmosféricas, suas conseqüências na qualidade do ar das

regiões de influência e as alternativas para sua redução são problemas que vêm

sendo discutidos em diversos segmentos da sociedade, entre eles órgãos

ambientais, organizações não governamentais (ONG’s), indústrias, setores políticos,

comunidade científica e sociedade em geral.

Quais seriam efetivamente os impactos das emissões de uma empresa na

qualidade do ar da região do entorno? Esta avaliação deve ser alicerçada em dados

confiáveis, que possam gerar uma analogia relativa de eventos na empresa e em

resultados de medições de dados meteorológicos e de qualidade do ar nos mesmos

momentos.

Há uma gama de teorias de modelagens de plumas de emissões, aceitas pela

comunidade científica, que ainda necessitam de confirmação, aprimoramento ou

confrontação prática, pois muitas delas generalizam determinados aspectos, que

podem ser fundamentais para determinados estudos específicos, particularidades

estas, que muitas vezes podem ser cruciais para: liberação de construção uma nova

planta industrial, aceitação de uma ampliação por parte do órgão ambiental, uma

necessidade de redução de carga ou mesmo paralisação de atividades de um

determinado parque industrial de forma temporária ou definitiva, penalidades

ambientais diversas e podem servir também de embasamento técnico para

concessão de licenças, devido à característica, de nestes casos, serem levadas em

consideração situações particulares de determinada bacia aérea.

No presente estudo o autor pretende contribuir com a comunidade científica,

sem esgotar a discussão, identificando qual seria influência da alteração dos

parâmetros meteorológicos, na qualidade do ar da bacia aérea correspondente,

especificamente relacionado à SO

Através das análises sazonais dos dados, dos parâmetros já citados, de uma

rede confiável de monitoramento de qualidade do ar, estas análises servirão como

ferramenta de apoio à gestão das emissões atmosféricas de uma refinaria de grande

porte, levando em consideração as especificidades da mesma.

1.3 OBJETIVO

Estabelecer a influência das alterações dos parâmetros meteorológicos na

qualidade do ar da região do entorno, relativamente ao poluente SO

Através da análise sazonal dos dados qualidade do ar, do poluente SO

dados meteorológicos, pode ser proposto um instrumento de apoio em relação às

emissões de SO

que faz parte da gestão das emissões atmosféricas

de uma

refinaria de grande porte, com possibilidade de ser utilizado também em regiões de

influência de outras refinarias, devendo sempre ser observadas suas

particularidades meteorológicas e de processo produtivo.

Entende o autor que quando aplicada de forma sistêmica esta avaliação

sazonal serve como ferramenta de apoio à gestão das emissões de SO

e irá se

desdobrar em oportunidades de melhoria da qualidade do ar da bacia aérea, que a

refinaria estiver inserida, pela redução dos efeitos das emissões, através de maiores

controles operacionais e de gestão em fontes impactantes como, por exemplo, evitar

determinadas manutenções programadas em unidades de retirada de enxofre de

gases ácidos em períodos de conhecida estabilidade meteorológica, o que prejudica

a dispersão dos aerossóis de SO2, também a identificação da necessidade de

modernização de projetos já obsoletos e de investimentos em novas unidades ou

sistemas, com o objetivo de minimizar o impacto ambiental das emissões de SO

qualidade do ar da região do entorno.

1.4 DELIMITAÇÕES DO ESTUDO

Esta dissertação não tem por objetivo fazer uma análise crítica do estudo de

implementação da rede de monitoramento de qualidade do ar; o autor parte da

premissa de que o inventário de emissões das fontes, o software utilizado para

modelagem matemática da dispersão dos óxidos de enxofre, os analisadores

instalados nas estações de qualidade do ar e os dados obtidos destas, estão de

acordo com os padrões técnicos de calibração, qualidade e confiabilidade, tendo os

seus fundamentos teóricos aceitos pela comunidade científica e órgãos

fiscalizadores. Também não está sendo feita nenhuma comparação do desempenho

da refinaria em relação a outras, o que não iria, na opinião do autor, agregar muito a

este trabalho, devido as suas especificidades.

Sendo assim, o trabalho se resume em um estudo aprofundado dos dados de

qualidade do ar, parâmetro SO

associado aos dados dos parâmetros

meteorológicos recolhidos durante o período de 01/07/2004 ás 00:00h até

31/12/2005 às 23:59h, foram utilizadas análises sazonais destes parâmetros

associados possibilitando utilizar estes resultados como ferramenta de apoio, para a

gestão das suas emissões de SO

, de uma refinaria de grande porte em sua região

do entorno.

Não é objetivo de este trabalho tratar picos isolados nos valores medidos de

qualidade do ar das estações de monitoramento, associando-os a fatos ou eventos

no Hardware da refinaria, o que no entendimento do autor seria um trabalho de uma

complexidade típica de uma tese de doutorado.

1.5 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO

A importância deste trabalho remete para a criação de uma ferramenta de

apoio na gestão das emissões de SO

de uma refinaria, sendo esta gestão bastante

complexa, pois o parque industrial de uma refinaria de grande porte possui diversos

pontos de emissão deste poluente. Os gestores se defrontam com múltiplas

variáveis de manutenção, logística e investimentos, que podem interferir nestas

emissões e o fato de poder conhecer a tipicidade e a influência das alterações em

determinados parâmetros meteorológicos na qualidade do ar da região do entorno é

fundamental para decisão das estratégias a serem seguidas.

O Brasil não possui muitos trabalhos ligados a emissões de poluentes

atmosféricos e sua influência em bacias aéreas correspondentes, embasados

especificamente em dados confiáveis recolhidos nas áreas de influência.

A importância de trabalhos com esta magnitude, servem de apoio e discussão

para órgãos ambientais, ONG´s, comunidade científica e sociedade em geral,

comprovando ou contrariando com dados substanciais, teorias, impressões e

hipóteses que se solidificaram ao longo do tempo e também criando oportunidades

para desenvolvimento de novas teorias a respeito, propiciando elevada contribuição

na discussão de assuntos referentes à gestão das emissões atmosféricas.

1.6 ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO

Esta dissertação está subdividida em 06 capítulos. Apresentando assim de

forma estruturada, as questões de interesse para o entendimento do referente

estudo. Na tabela abaixo temos o número do capítulo e um resumo de suas

abordagens.

Capítulo 01:

Apresentação de uma síntese do estudo, com foco na sua

abordagem, formulação da situação problema, objetivos,

delimitações do estudo e importância.

Capítulo 02:

Fundamentação teórica que serviu de suporte, para o

desenvolvimento deste estudo, amparado em referências

e publicações da comunidade científica.

Capítulo 03:

Apresentação de toda infra-estrutura que gerou minha

base de dados, ou seja, da metodologia utilizada para

implantação da rede de monitoramento de qualidade do

ar, aquisição e confiabilidade dos dados.

Caracterização das variáveis do estudo.

Capítulo 04:

Análise dos dados e transformação dos mesmos em

informações, que são o arcabouço para as questões

levantadas pelo autor.

Capítulo 05:

Neste capítulo, são apresentadas as conclusões,

recomendações e considerações finais do presente

trabalho.

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 ATMOSFERA

A atmosfera da terra na sua composição atual é fruto de processos físico-

químicos e biológicos que começaram a milhões de anos. Existem várias teorias,

que procuram explicar sua origem e evolução. Uma das hipóteses aceita hoje é de

que a terra, ainda sem atmosfera, formou-se a partir acumulação de partículas

sólidas e as relativamente frias dos mais diversos tamanhos, procedente da nuvem

de gás e poeira que originou o sistema solar. As reações térmicas que se seguiram,

tanto por processos radioativos, como pela sedimentação de elementos mais densos

(por efeito gravitacional) em direção ao centro da terra, provocaram o aumento da

temperatura da terra. Essas mudanças desencadearam reações nas camadas

superficiais da terra, dando origem aos oceanos e atmosfera. Inicialmente atmosfera

formada basicamente por gás carbônico (CO

) e vapor d'água, com ausência de

oxigênio livre.

Com o surgimento dos oceanos, a partir do processo de evolução, foi

originada a primeira planta capaz de realizar fotossíntese, e a criação do oxigênio

livre, com o passar do tempo a concentração de oxigênio na atmosfera foi

aumentando, até atingir os atuais níveis.

Além destes gases a atmosfera também apresenta outros constituintes como: vapor

d'água, cristais de sal (cloreto de sódio, por exemplo) e material particulado orgânico

(polens, bactérias, micróbios etc.) e inorgânico (a areia muito fina subprodutos de

combustão etc.). A porcentagem de vapor d'água sofre alterações, podendo chegar

a até a 4% da mistura total. Partículas sólidas totais em suspensão no ar têm

importância fundamental no ciclo hidrológico, uma vez que elas produzem núcleos

de condensação, acelerando o processo de formação de nuvens e

conseqüentemente a ocorrência da precipitação é o chamado fenômeno da

coalescência. (BRAGA et al., 2002)

A composição do ar limpo e seco se caracteriza conforme tabela 1 abaixo.

Tabela 1 - Composição média do ar limpo e seco à superfície da terra

Constituinte Fórmula

Peso

Molecular

Fração

Molecular

Fração

mássica

Nitrogênio

Oxigênio

Argônio

Dióxido de Carbono

Neônio

Helio

Metano

Kriptônio

Óxidos de Nitrogênio

Hidrogênio

Ozônio

O2 *

CO2 **

CH4 ***

NOx

78.09 %

20.95 %

0.93 %

320 ppm

18 ppm

5.2 ppm

2.9 ppm

1.1 ppm

0.5 ppm

0.01 ppm

75.5%

23.2 %

1.3 %

486 ppm

12 ppm

0.7 ppm

1.6 ppm

3.2 ppm

0.8 ppm

0.03 ppm

0.02 ppm

Água H2O 18 - -

Fonte: Garrels, MacKenzie and Hunt: Chemical cycles. 1975

* Fotossíntese / Dissociação do vapor d’água

** Queima de combustíveis fósseis

*** Decomposição de matéria orgânica

O peso do ar a 15,5ºC é 1,22 kglm3, ao nível do mar e a pressão atmosférica

tem um volume de 0,37 m3.

O ar é fundamental para a sobrevivência na Terra. Por meio de ciclos

naturais, os seus constituintes são consumidos e reciclados. As ações

antropogênicas vêm provocando desequilíbrios neste sistema, conduzindo à

acumulação, na atmosfera, de substâncias nocivas ao próprio homem e ao meio

ambiente. As atividades em âmbito global no sentido de proteger a atmosfera dizem

respeito a uma grande variedade de problemas: a redução da diminuição da camada

de ozônio, o efeito estufa, o controle da acidificação e outros problemas

relacionados à poluição do ar (Relatório Geo Brasil, 2002).

Uma das principais características da atmosfera terrestre é que ela é um

ambiente oxidante, fenômeno que se explica pela alta concentração de oxigênio

diatômico, O

A grande maioria dos gases liberada no ar, sejam eles substâncias “naturais”

ou “poluentes”, são totalmente oxidados e seus produtos finais e ao longo do tempo

são depositados na superfície da Terra. Por este motivo as reações de oxidação são

vitais para a remoção dos poluentes do ar (BAIRD, 2002).

Há várias formas de descrever a estrutura da atmosfera. A classificação feita

seguindo a estratificação térmica é a mais adequada do ponto de vista ambiental.

A atmosfera da terra é composta por várias camadas de ar (vide fig.1) As

duas camadas mais importantes do ponto de vista de controle de poluição são: a

troposfera e a estratosfera.

O ar atmosférico, na sua composição normal, encontra-se na sua maioria, em

torno de 95%, em uma fina camada que recobre a terra. Essa camada chamada de

troposfera varia em espessura conforme latitude e o tempo. No Equador sua altitude

alcança algo em torno de 16,5 km, nos pólos ela possui 8,5 km e em latitudes de 45

° alcança aproximadamente 10,5 km.

Do ponto de vista de clima, a troposfera é de fundamental importância, pois é

especificamente nesta camada, que são originadas praticamente todas as massas

de ar, que caracterizam as mudanças climáticas da Terra e também é a responsável

pela existência de vida.

Acima da troposfera encontra-se uma camada de transição, de temperatura

praticamente constante chamada tropopausa, acima desta está a estratosfera.

A estratosfera é uma camada protetora de ar que ajuda a absorver e

dispersar a energia do sol, muito importante se observarmos pelo ponto de vista

ambiental, pois nela que se encontra a ozonosfera, camada rica em ozônio (O3) que

protege a terra das radiações ultravioleta provenientes do sol.

Esta camada mantém-se em temperatura constante, até certa atitude

aumentando, em seguida, até a chamada estratopausa.

Acima da estratopausa encontra-se a mesosfera, nesta camada encontramos

um forte decréscimo térmico; encontramos nesta a temperatura mais baixa da

atmosfera, acima desta temos a mesopausa.

Acima da mesopausa, encontramos a termosfera que tem grande importância

para as telecomunicações, também conhecida como ionosfera.

As duas camadas que mais se destacam, observando-se pela ótica ambiental

são: troposfera e estratosfera.

Na troposfera desenvolvem-se todos os processos climáticos, que regem a

vida na Terra e é nesta camada que ocorre a maioria dos fenômenos relacionados

com a poluição do ar. Na estratosfera a ocorrem as reações essenciais para

desenvolvimento das espécies vivas em nosso planeta. (BRAGA et al., 2002)

(MANAHAN, 2000).

Figura 1 - Perfil das temperaturas e das altitudes nas camadas da atmosfera

Fonte: BRAGA et al., 2002.

Figura 2 - Distribuição dos elementos e compostos mais comuns pelas camadas

Fonte: MOREIRA, 2004.

2.2 POLUIÇÃO DO AR

A poluição de ar ocorre quando o ar contém substâncias em quantidades e

em períodos de tempo, que poderiam prejudicar o conforto ou a saúde dos seres

humanos e dos animais, ou poderia danificar plantas e/ou materiais em geral. Esses

danos podem advir de parâmetros físicos como, por exemplo, calor e som. Estas

substâncias são chamadas poluentes do ar e podem ser partículas sólidas, liquidas

ou gasosas.

A definição acima menciona a quantidade do contaminante na atmosfera,

associada à duração da ocorrência, este é um importante conceito, pois poluentes

presentes em extremamente baixas concentrações ou em pequenos períodos de

tempo podem ser insignificantes em termos de planejamento e condução de um

estudo de impacto de emissões. (Adaptado: www.epa.qld.gov.au e CANTER,1996).

A Lei nº. 6938, de 31/01/81, que trata da Política Nacional do Meio Ambiente,

define a poluição no Art. 3º como:

a 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.

A poluição do ar é, principalmente, um processo decorrente da atividade

humana devido ao adensamento populacional e industrial. Os efeitos da poluição do

ar já são sentidos de longa data, desde o uso de carvão e lenha para aquecimento.

A revolução industrial introduziu a caldeira a vapor incrementando o uso de

combustíveis e com o desenvolvimento da metalurgia e o uso de carvão coque, a

partir do século XVII, houve um aumento significativo da poluição ambiental (Baird,

2002).

2.3 FONTES DE POLUIÇÃO DO AR

A poluição do ar pode originar-se de fontes naturais ou antrópicas (atividades

humanas).

Como fontes naturais são citadas:

 Vulcões;

 Queimadas;

 Decomposição anaeróbica de matéria orgânica;

 Desnitrificação por bactérias.

As principais fontes antrópicas são:

 Indústrias;

 Meios de transporte;

 Destruição e queima da vegetação;

 Queima de combustível;

 Queima do lixo;

 Aplicação de agrotóxicos;

 Fermentação de resíduos (dejetos, lixo, etc.);

 O uso de "sprays", refrigeração, fabricação de espumas plásticas,

solventes;

 Compostos radioativos.

(MOTA, 2003).

Do ponto de vista espacial as fontes de poluição podem ser classificadas em:

 Estacionárias: chaminé de uma indústria que emite poluente.

 Móveis: veículos, aviões, motocicletas barcos, locomotivas etc.

Em relação às quantidades emitidas as fontes podem ser classificadas em:

 Pontuais: fontes que descarregam grandes quantidades de um

determinado poluente. Ex: vilas, cidades, fábricas etc.

 Difusas: fontes que descarregam pequenas quantidades de um

determinado poluente. Ex: veículos, fazendas etc.

(Adaptado de MOTA, 2003; BAIRD, 2002; BRAGA et al, 2002).

2.4 POLUENTES ATMOSFÉRICOS

Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de matéria ou energia

com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em

desacordo com níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar:

 Impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;

 Inconveniente ao bem-estar público;

 Danoso aos materiais, à fauna e flora;

 Prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e as atividades

normais da comunidade (CONAMA nº. 003/90).

Os poluentes são classificados em primários e secundários. Os primários são

lançados diretamente no ar. Os secundários formam-se na atmosfera por meio de

reações, que ocorre devido à presença de certas substâncias químicas e

determinadas condições físicas.

Exemplos de tradicionais poluentes (BRAGA et al., 2002) incluem:

 Monóxido de Carbono (CO);

 Dióxido de Carbono (CO

);

 Óxidos de Enxofre (SO

e SO

);

 Óxidos de Nitrogênio (NOx);

 Hidrocarbonetos;

 Oxidantes Fotoquímicos;

 Material Particulado (MP);

 Asbestos (Amianto);

 Metais;

 Gás Fluorídrico (HF);

 Amônia (NH

 Gás Sulfídrico (H

S);

 Pesticidas e Herbicidas;

 Substâncias Radioativas;

 Calor;

 Som.

2.5 HISTÓRICO DA POLUIÇÃO DO AR

Os problemas de poluição do ar não são recentes. A história antiga registra

que em Roma há dois mil anos, surgiram às primeiras reclamações a respeito do

assunto. No século XIII (1273), o Rei Eduardo da Inglaterra assinou as primeiras leis

de qualidade do ar, proibia o uso do carvão em Londres durante as sessões do

parlamento devido à fumaça e aos odores produzidos. Em 1300, o Rei Ricardo III

fixou taxas para permitir o uso do carvão. Devido à intensa queima de madeira, as

florestas inglesas reduziram-se rapidamente. A despeito dos esforços do reinado, o

consumo de carvão aumentou. Nos séculos XVII e XVIII, surgiram os primeiros

planos para transferir as indústrias de Londres. Os problemas continuaram

crescendo até que em 1911, ocorreu o primeiro grande desastre decorrente de

poluição atmosférica em Londres: mil cento e cinqüenta mortes devido à fumaça

produzida pelo carvão. Nesse ano o Dr. Harold Des Voeux propôs o uso da palavra

'smog' para designar a composição de 'smoke e fog' (fumaça e neblina). Smog é

hoje uma palavra que designa episódios críticos de poluição do ar. Em 1952,

ocorreu o evento mais crítico de que se tem notícia: cerca de 4000 pessoas

morreram em Londres devido à poluição do ar. Merecem ainda destaque outros

eventos. Em 1956,1957 e 1962, morreram aproximadamente 2500 pessoas em

Londres. Nos EUA, um dos eventos mais críticos ocorreu em 1948, na cidade de

Donora, Pensilvânia, matando trinta pessoas e deixando cerca de 6mil internadas

com problemas respiratórios. Em 1963, na cidade de Nova York, 300 pessoas

morreram e milhares ficaram adoentados pela poluição do ar. Em certas cidades,

como Los Angeles, São Paulo e cidade do México, são conhecidos os eventos

críticos de poluição do ar provocados pelos gases emitidos por veículos (BRAGA et

al., 2002).

2.6 EFEITOS DA POLUIÇÃO DO AR

Os contaminantes atmosféricos podem ter um efeito direto na atmosfera e a

sistemas expostos ao ambiente atmosfera. Para efeito direto da atmosfera envolvem

mudanças nas propriedades de radiação. Especificamente, emissões

antropogênicas têm sido relacionadas com as:

 Mudanças na visibilidade (emissões de partículas primárias ou formação de

partículas secundárias);

 Mudança na formação de nevoeiro (emissões de vapor d'água).

As quais tendem a ser questões de escala local/regional, que podem ser

dirigidos por agências reguladoras locais.

Numa escala global, os efeitos das emissões têm sido relacionados as:

 Subidas de temperatura através do acentuado efeito estufa;

 Aumento da radiação de raios ultravioletas devido ao enfraquecimento do

ozônio na estratosfera.

As questões globais são normalmente administradas através de acordos

nacionais e internacionais

O aumento das concentrações no meio ambiente também pode ter impactos

diversos nos sistemas humanos e ambientais que estão expostos à atmosfera estes

sistemas incluem:

 Efeitos na saúde humana que podem incluir importunação causada por

odores, efeitos respiratórios, irritação nos olhos, morbidade e mortalidade. O

aumento de concentrações de SO

, NO

, O

, e de partículas têm sido

relacionados com efeitos adversos à saúde.

 A vegetação pode ser adversamente afetada por efeitos diretos e indiretos.

Estes últimos podem ser manifestados através de mudanças nas

características químicas do solo.

Como acontece na maioria dos sistemas biofísicos, a sensibilidade entre as

espécies pode variar consideravelmente. O impacto é dependente da magnitude da

exposição, da duração da exposição, do período de tempo entre exposições, da

freqüência de exposição e da sensibilidade ao tempo de exposição. A sensibilidade

pode variar de acordo com a hora do dia e a estação do ano.

O aumento de deposição de contaminantes em outros meios ambientais

(corpos d'água e sistemas de solo) podem também afetar as acidificação destes

sistemas. A deposição para acontecer de duas maneiras:

 Deposição úmida: o ácido é descarregado diretamente no solo e água por

meio de precipitação;

 Deposição seca: reações do contaminante com o solo ou com a água de

resultando na formação de componentes ácidos.

Elevadas concentrações do meio ambiente em conjunção com uma superfície

úmida podem ter um efeito adverso e materiais de construção resultando em

manchas, corrosão e/ou deterioração (ARPEL, 1997).

Tabelas 2 - Principais poluentes atmosféricos suas origens e conseqüências

POLUENTES ORIGENS CONSEQUÊNCIAS

Monóxido de

carbono

Veículos Automotores

Combustão incompleta do carvão e do

petróleo

Afeta a capacidade de oxigenação da hemoglobina-->asfixia

Danos ao aparelho respiratório

Corrosão do ferro, aço, mármore

Dióxido de enxofre

Queima de combustíveis fósseis e do

carvão

Processos industriais

Danos as plantas (amarelecimento e morte)

Chuvas ácidas

Óxidos de

nitrogênio

Veículos Automotores

Processos industriais

Queima de combustíveis fósseis

Tóxicos ao homem; e irritação na mucosa; carcinogênicos

Danos às plantas, Chuvas ácidas

Reagem com hidrocarbonetos produzindo oxidantes fotoquímicos

Hidrocarbonetos

Veículos Automotores

Processos industriais

Queima de combustíveis fósseis

Carcinogênicos

Reagem com Óxidos de nitrogênio produzindo oxidantes

fotoquímicos

Oxidantes

Fotoquímicos,

principalmente o

ozônio

Reação dos Óxidos de nitrogênio com os

hidrocarbonetos na presença da luz solar

Irritação severa dos olhos e pulmões

Nocivos às plantas

Deterioração da borracha, de produtos sintéticos,etc.

Material particulado

Queima de combustíveis fósseis

Queima de carvão

Processos industriais

Redução da visibilidade

Sujeira de roupas, prédios, monumentos e paisagens

Carreiam poluentes tóxicos para os pulmões

Dióxido de carbono

Queima do petróleo e do carvão

Desmatamento e Queima da biomassa

Efeito estufa

Gás Sulfídrico

Decomposição anaeróbica

Indústrias químicas

Odor desagradável

Clorofluorcarbonos

Refrigeração

Sprays

Solventes usados na limpeza de circuitos

eletrônicos

Destruição da camada de ozônio

Câncer de pele e Catarata

Danos a vegetação

Fonte: MOTA (2003).

Os principais problemas globais de poluição do ar são:

 Efeito estufa;

 Destruição da camada de ozônio na estratosfera;

 Chuva ácida.

2.6.1 O efeito estufa e o aquecimento global

Na comunidade científica tem-se ouvido previsões de que o efeito estufa

afetará o clima em todo o mundo ao longo do século 21 e nos séculos seguintes.

De acordo com a National Academy of Sciences, a temperatura da superfície

da terra aumentou em aproximadamente 0,66 graus Celsius no século passado,

sendo que foi sentido um acelerado aquecimento nas últimas duas décadas. Nos

últimos 50 anos este aquecimento foi e de atribuído às atividades humanas, que

alteraram a composição química da atmosfera com os gases de efeito estufa (GEE).

O fenômeno de aquecimento global provocado pelo efeito estufa ainda não foi

observado de maneira a convencer a todos de sua existência. Nem todos os

pesquisadores do mundo neste momento estão seguros da extensão ou do ritmo

que a temperatura aumentará no futuro, tão pouco é provável que sejam feitas

previsões confiáveis para as regiões específicas, antes que ocorram os fatos, ou

seja, muitos fenômenos a este respeito, não foram ainda totalmente compreendidos,

Contudo, se os modelos atuais são corretos um aquecimento global significativo

ocorrerá nas próximas décadas.

O chamado efeito estufa, é o responsável de manter a temperatura média do

planeta próxima dos 15 °C.

A emissão dos chamados gases de efeito estufa:

 Dióxido de carbono (CO2);

 Metano (CH4);

 Óxido nitroso (N2O);

 Clorofluorcarbono (CFC’s);

 Ozônio (O3).

Aumenta a quantidade energia que é mantida na atmosfera devido à

absorção do calor refletido ou emitido pela superfície do planeta o que provoca

elevação da temperatura da superfície. Supõe-se que, além de provocar

modificações climáticas, o aquecimento da terra possa causar a elevação do nível

dos oceanos, impactos na agricultura, na silvicultura etc. afetando todas as formas

de vida do planeta.

Figura 3 - Mostra o mecanismo do Efeito Estufa

Fonte: www.epa.gov

Desde o começo da revolução industrial as concentrações de dióxido de

carbono aumentaram quase 30%, as de metano aumentaram mais do que o dobro e

as concentrações de óxido nitroso aumentaram em aproximadamente 15%. Estes

aumentos realçaram a potencialidade da atmosfera da terra de manter estas

armadilhas de aquecimento.

Os aerossóis do SOx, um poluente comum do ar, refrigeram a atmosfera

refletindo de volta a luz no espaço; entretanto, tem vida curta na atmosfera e variam

regionalmente. Os cientistas acreditam que a combustão de combustíveis fósseis e

de outras atividades humanas são as razões preliminares para o aumento da

concentração do dióxido de carbono. A respiração das plantas e a decomposição da

matéria orgânica liberam dez vezes mais CO2, do que o liberado por atividades

humanas; mas estas liberações têm sofrido poucas alterações durante os séculos. O

que mudou no último século é a liberação adicional do dióxido de carbono por

atividades humanas. Os combustíveis fósseis queimados nos carros e caminhões,

aquecimento residencial, negócios, produção de energia são responsáveis por

aproximadamente 98% das emissões do dióxido de carbono, 24% de emissões do

metano, e 18% de emissões do óxido nitroso dos EUA. Os desmatamentos, aterros

de lixo, produção industrial e também mineração contribuem com uma parte

significante das emissões de GEE. Em 1997, os Estados Unidos emitiram em torno

de um quinto dos GEE globais totais. Estimar as emissões futuras é difícil, porque

dependem de aspectos demográficos, econômicos, tecnológicos, políticos e os

desenvolvimentos institucionais. Foram desenvolvidos vários cenários de emissões

baseados em projeções discrepantes destes fatores subjacentes. Por exemplo,

antes de 2100, na ausência de políticas de controle de emissões, são projetadas

concentrações de gás carbônico 30-150% mais altas que os níveis de hoje.

A temperatura da superfície global aumentou em dois terços de graus Celsius

desde 1860. No século XX os dez anos mais quentes aconteceram nos últimos 15

anos do século, sendo 1998 o ano mais quente registrado. As neves que cobrem o

Hemisfério Norte e o gelo flutuante no Oceano de Ártico diminuíram. Globalmente,

nível de mar subiu 4-8 polegadas durante o último século. Precipitação mundial em

cima de terra aumentou aproximadamente um por cento. A freqüência de eventos de

chuvas extremas aumentou muito ao longo dos Estados Unidos. Preocupados com

esta situação a comunidade científica começou a se reunir e culminou na assinatura

do Protocolo de Kioto, que possui o seguinte histórico:

1988: A primeira reunião entre governantes e cientistas sobre as mudanças

climáticas,realizado em Toronto,Canadá., descreveu seu impacto potencial inferior

apenas ao de uma guerra nuclear. Desde então, uma sucessão de anos com altas

temperaturas têm batido os recordes mundiais de calor, fazendo da década de 1990

a mais quente desde que existem registros.

1990: O primeiro informe com base na colaboração científica de nível

internacional foi o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática, em

inglês), onde os cientistas advertem que para estabilizar os crescentes níveis de

dióxido de carbono (CO2) – o principal gás-estufa – na atmosfera, seria necessário

reduzir as emissões de 1990 em 60%.

1992: Mais de 160 governos assinam a Convenção Marco sobre Mudança

Climática na ECO-92. O objetivo era “evitar interferências antropogênicas perigosas

no sistema climático”. Isso deveria ser feito rapidamente para poder proteger as

fontes alimentares, os ecossistemas e o desenvolvimento social. Também foi

incluída uma meta para que os países industrializados mantivessem suas emissões

de gases estufa, em 2000, nos níveis de 1990. Também contém o “princípio de

responsabilidade comum e diferenciada”, que significa que todos os países têm a

responsabilidade de proteger o clima, mas o Norte deve ser o primeiro a atuar.

1995: O segundo informe de cientistas do IPCC chega a conclusão de que os

primeiros sinais de mudança climática são evidentes: “a análise das evidências

sugere um impacto significativo de origem humana sobre o clima global. Um

evidente desafio para os poderosos grupos de pressão em favor dos combustíveis

fósseis, que constantemente legitimavam grupos de cientistas céticos quanto a essa

questão, para sustentar que não haviam motivos reais de preocupação.

1997: Em Kyoto, Japão, é assinado o Protocolo de Kyoto, um novo

componente da Convenção, que contém, pela primeira vez, um acordo vinculante

que compromete os países do Norte a reduzir suas emissões.

Ele propõe um calendário pelo qual uma série de nações industrializadas (Anexo B

do Protocolo) se comprometem a reduzir suas emissões em 5,2% - em relação aos

níveis de 1990 – para o período de 2008-2012.

.Discutido e negociado Kyoto no Japão em 1997, foi aberto para assinaturas em 16

de março de 1998 a ratificação foi em 15 de março de 1999. Oficialmente entrou em

vigor em 16 de fevereiro de 2005, depois que a Rússia o ratificou em Novembro de

2004.

Se o Protocolo de Kyoto for implementado com sucesso, estima-se que deva

reduzir a temperatura global entre 0,02ºC e 0,28ºC até 2050, entretanto, isto

dependerá muito das negociações pós período 2008/2012, pois há comunidades

cientificas que afirmam categoricamente que a meta de redução de 5,2% em relação

aos níveis de 1990 é insuficiente para a mitigação do aquecimento global.

Fonte http://www.greenpeace.org.br/clima/pdf/protocolo_kyoto.pdf .

Figura 4 - Aumento das concentrações atmosféricas mundiais dos três principais gases de

efeito estufa, através dos séculos

Fonte: IPCC - Climate Change 2001: The Scientific Basis

The Intergovernmental Panel on Climate Change

www.ipcc.ch/

Figura 5 - Aumento da temperatura da superfície da terra em ºC, através dos últimos 140

anos e dos últimos 100 anos.

Fonte: IPCC -

Climate Change 2001: The Scientific Basis

The Intergovernmental Panel on Climate Change www.ipcc.ch/

Figura 6 - Tendências da temperatura no globo, ao longo dos anos do último século.

Fonte: IPCC -

Climate Change 2001: The Scientific Basis

The Intergovernmental Panel on Climate Change www.ipcc.ch/

É provável que concentrações crescentes de gases de estufa apressem a taxa de

mudança de clima. Os cientistas prevêem que a temperatura de superfície global

possa subir 0.6-2.5°C nos próximos cinqüenta anos, e 1.4-5.8°C no próximo século,

com variação regional significante. Evaporação aumentará com o clima quente e

aumentará média precipitação global. A umidade do solo é provável que diminua em

muitas regiões, e as tempestades intensas são provavelmente se tornarão mais

freqüentes. É provável que nível de mar suba dois pés ao longo da maioria da costa

norte-americana. (BAIRD, 2002, BRAGA, 2002)

2.6.2 Destruição da camada de ozônio na estratosfera

O ozônio é um gás composto de três átomos de oxigênio, incolor, altamente

reativo com um odor distinto (ponto de ebulição de 112ºC) que está presente em

pequenas concentrações em toda atmosfera.

O Ozônio como elemento químico presente na atmosfera apresenta um

paradoxo interessante.

 A sua presença é muito importante na estratosfera, entre quinze e cinqüenta

quilômetros de altitude, ela tem a função de filtrar as radiações solares,

impedindo que grande parte das radiações ultravioleta chegue até o solo

“ozônio bom”. Concentra-se aqui 90% de todo o ozônio atmosférico;

 Na troposfera, mais próximo à superfície da terra, o ozônio é considerado

poluente “ozônio ruim”. Aparece nesta região da atmosfera como produto

principal das reações fotoquímicas entre óxidos de nitrogênio e

hidrocarbonetos. Provoca irritação nos olhos, deterioração das funções

pulmonares, danos nas árvores e culturas agrícolas. (LORA, 2000; BRAGA et

al., 2002).

Não é emitido diretamente no ar, é o resultado da seguinte reação:

VOC + NOx + Luz solar = Ozônio

Ao nível do solo o ‘ozônio ruim’ não é emitido diretamente no ar, mas é criado

através de reações químicas entre óxidos de nitrogênio (NOx) e combinações

orgânicas voláteis (VOC) na presença de luz solar. Emissões de instalações

Adaptado de www.epa.qld.gov.au e www.epa.gov. Acesso em:17 dez.2005

industriais e geração de energia, motores dos veículos, vapores de gasolina, e

solventes químicos são algumas das fontes principais de NOx e VOC.

Ao nível do solo, ozônio é um poluente e prejudicial. Poluição de ozônio é

uma preocupação durante os meses de verão porque luz solar forte e tempos

quentes resultam em concentrações de ozônio prejudiciais no ar que nós

respiramos. Muitas áreas urbanas e suburbanas ao longo dos Estados Unidos têm

níveis altos de ozônio "ruim”. Mas muitas áreas rurais do país, também estão

sujeitas a índices de ozônio altos, pois os ventos levam as emissões à milhas de

distância de suas fontes originais. www.epa.gov

Fontes do ‘Ozônio ruim’

Figura 7 - As fontes dos precursores do Ozônio (NOx e VOC) e suas contribuições

percentuais

Fonte: www.epa.gov/oar/oaqps/gooduphigh/bad.html#6

Figura 8 - Processo esquemático de formação do Ozônio na troposfera

Fonte: www.epa.qld.gov.au

A radiação ultravioleta pode ser dividida em três grupos em função do seu

comprimento de onda, que está associado à intensidade de energia da radiação, o

que, por sua vez, resulta nos tipos de radiação apresentados na tabela 2; os efeitos

adversos causados pela radiação ultravioleta podem aumentar a incidência de

câncer de pele, reduzir as safras agrícolas, destruir e inibir o crescimento de

espécies vegetais, afetando todo a ecossistema terrestre, além de causar danos aos

materiais plásticos.

O ozônio presente na estratosfera funciona como atenuador da radiação

ultravioleta utilizando energia desse tipo de radiação nas reações químicas

associadas aos processos de formação e destruição dele mesmas. (BRAGA et al.,

2002).

Tabela 3 - Tipos de radiação ultravioleta relacionada com seu comprimento de onda

Tipo de

radiação

ultravioleta

Comprimento de

onda

característico(nm)

Observações

UVA 320-400

A radiação com comprimento de onda muito

próximo da luz visível violetas, não é absorvida

pela camada de ozônio.

UVB 280-320

Apresenta vários efeitos prejudiciais,

particularmente efetivos para causar danos ao

DNA, sendo a causa do melanoma e de outros

tipos de câncer de pele, além de ser apontada

como um dos fatores responsáveis por danos em

materiais e em plantações. A camada de ozônio

protege a terra da maior parte da radiação UVB

UVC <280

É extremamente prejudicial, mas é

completamente absorvida pela camada de ozônio

e pelo oxigênio presente na atmosfera

Tipos de Radiação Ultravioleta em Função do Comprimento de

Onda (l)

Fonte: BRAGA et al., 2002.

Qualquer redução substancial na quantidade de ozônio (O3) estratosférico

pode colocar em perigo a vida na forma em que nós a conhecemos. Assim, o

aparecimento de um grande buraco na camada de ozônio sobre a Antártida, na

metade dos anos 80, representou uma crise ambiental de crucial importância.

A quantidade total de ozônio atmosférico em qualquer local e expressa em

unidades Dobson (UD); esta unidade é equivalente a espessura de 0,01mm

(0,001cm) de o ozônio puro, com a densidade que ele possuiria se estivesse

submetido à pressão do nível do mar (1atm) e a 0°C de temperatura. Alguns autores

utilizam miliatmosferas centímetro (matm cm), em lugar do equivalente em unidades

Dobson, para expressar a unidade de quantidade de ozônio estratosférico 1 matm

cm = 1 UD a quantidade normal de ozônio e estratosférico em latitudes onde

predominam climas temperados é de cerca de 350; assim, se todo ozônio fosse

trazido para baixo e colocado o nível do solo, a camada de ozônio teria apenas 3,5

mm de espessura. Devido aos ventos e estratosféricos, o ozônio é transportado,

desde as regiões tropicais, onde a maioria dele é produzida, até as regiões polares.

Assim quanto mais perto do Equador você vive, menor a quantidade total de ozônio

a protegê-lo da luz ultravioleta. As concentrações médias de ozônio nos trópicos são

habitualmente de 250 UD, enquanto as concentrações encontradas nas regiões

subpolares atingem cerca de 450 UD, exceto, naturalmente, nos casos em que os

buracos da camada de ozônio surjam sobre tais áreas. Existem também algumas

variações naturais da concentração de ozônio em função da estação do ano com os

maiores níveis ocorrendo no início da primavera e os menores no outono.

O buraco na camada de ozônio na Antártida foi descoberto pelo Dr. Joe C.

Farman e seus colegas na British Antarctic Survey, onde começou a registrar os

seus estudos a partir de 1957. (BAIRD, 2002)

2.6.2.1 O processo de formação do ozônio na estratosfera

O processo de formação do Ozônio se dá através da seguinte interação:

Os raios ultravioleta provocam a separação de dois átomos de oxigênio,

produzindo o oxigênio atômico (O).

O2 + h  2O

Onde h é a energia correspondente à radiação ultravioleta que está associada

às ondas eletromagnética com comprimento de onda de menor que 200 nm.

Esse o oxigênio atômico reage com O2, sempre com a presença de um

parceiro geralmente nitrogênio. Tal reação é necessária para manter o balanço

energético. O resultado é a produção de O3 (Ozônio).

O + O2 + M  O3 + M

Onde M é uma molécula de um gás associado ao Ozônio (geralmente gases

nitrogenados)

2.6.2.2 O processo de destruição do ozônio na estratosfera

O processo de destruição do Ozônio depende da intensidade da energia

associada à radiação ultravioleta, as moléculas de Ozônio podem ser decompostas

de acordo com a seguinte equação:

O3 + h  O2 + O

O3 + O  2O2

Onde h é energia correspondente à radiação ultravioleta que está associada

às ondas eletromagnéticas com comprimento de onda compreendido entre 200-300

nm.

Essas reações estão em equilíbrio na Ozonosfera, mantendo, teoricamente

estável, a camada de O3.

Molina e Sherwood (1974 apud BRAGA et al., 2002) verificaram que uma

família de gases muito utilizados nas indústrias de aparelhos de ar-condicionado e

de refrigeração, de propelentes (aerossóis), de equipamentos eletrônicos e de

plásticos etc. chamados e CFC’s (clorofluorcarbonos), são extremamente estáveis

na atmosfera, ou seja, uma vez lançada, as propriedades desses gases

permanecem no ar, por períodos da ordem de 100 anos. Na atmosfera os CFC’s

reagem com o ozônio, destruindo-o.

Uma molécula de cloro pode destruir até 10 mil moléculas de ozônio. Em

termos simplificados ocorrem na Ozonosfera as seguintes reações:

Cl + O3  ClO + O2

ClO + O  Cl +O2

O + O3  2O2

Estudos posteriores estimaram que a camada de ozônio pudesse perder entre

7% e 13% de sua massa total nos próximos 100 anos. As preocupações cresceram

quando em 1977 verificou-se o aparecimento de buracos na camada de ozônio

sobre a Antarctica; as pesquisas registraram uma redução da ordem de 50% de

ozônio, tal fato repetiu-se em 1985. Não se sabe ao certo o porquê destes buracos.

Alguns cientistas acreditam que tal fenômeno é cíclico e deve-se a circulação do ar

na região. A massa de ar estacionária no inverno (julho) acumula poluentes

nitrogenados e clorados.

Durante o início da primavera eles de reagem com o ozônio produzindo os

buracos. Com a mudança de estação (novembro), e com a entrada de ar renovado,

a camada recompõe se. É, portanto um problema que exige muita pesquisa e ação

para o monitoramento para levantamento de dados. A posição dos cientistas é de

muita cautela, recomendando o fim das emissões de gases CFC’s.

Os países desenvolvidos, já estão se mobilizando no sentido de diminuir o

uso de CFC’s. O principal evento foi o Montreal Protocol on Substances that Deplete

the Ozone Layer (UNEP, 1987) esse documento foi assinado por vários países e

estabeleceu um cronograma para diminuir o uso do CFC no mundo.

Em 1990 uma nova reunião em Londres decidiu pela eliminação total dos

CFC’s, até o ano de 2000 nos países desenvolvidos e 2010, nos subdesenvolvidos.

Em 1992, os países desenvolvidos reunidos em Copenhague, responsáveis pelo uso

de 67% CFC’s mundial resolveram antecipar para 1996 o fim da produção dos

CFC’s, entretanto isso não se verificou até o presente (BRAGA et al., 2002).

2.6.2.3 Os processos de formação e destruição do ozônio na troposfera

Segundo (SIENFELD, 1989; Apud LORA, 2000), a única reação química

significativa que produz Ozônio na atmosfera acontece entre o oxigênio atômico e o

molecular:

O + O2 + M  O3 + M

M - terceiro corpo geralmente uma molécula de N2 ou O2, que absorve a energia da

reação e estabiliza o O3.

O oxigênio atômico, na troposfera, é gerado pela reação:

NO2 + hv  NO + O

Onde hv – fóton de luz solar

Em condições normais o NO reage com o ozônio regenerando o NO2

NO + O3  NO2 + O2

A presença de hidrocarbonetos permite converter o NO em NO2 sem o

consumo de Ozônio O3, permitindo a sua acumulação. As reações químicas deste

processo, considerando que o hidrocarboneto é um radical peroxílico RO2 (onde R é

um radical alquila) são:

RO2 + NO  NO2 + RO

NO2 + hv  NO+ O

O + O2 + M  O3 + M

RO2 + O2 + hv  RO + O3

Assim a formação de ozônio troposférico O3 precisa da presença de óxidos

de nitrogênio e hidrocarbonetos que constituem seus precursores, a figura 9 mostra

evidências da formação do Ozônio, utilizando dados de qualidade do ar do período

diurno em Los Angeles, 1960; quando houve forte irritação nos olhos de seus

moradores.

A figura 9 evidencia com os valores horários das concentrações dos

poluentes precursores e do próprio Ozônio, quando há maior insolação o NOx e o

VOC são consumidos ( diminuem sua concentração) e as concentrações de Ozônio

aumentam.

Conhecidas as etapas de formação de ozônio, deveríamos esperar que a

redução das emissões dióxido de nitrogênio e de hidrocarbonetos (precursores)

levaria diminuição das concentrações de ozônio na troposfera; na prática confirma-

se que grandes esforços e gastos na redução das emissões de hidrocarbonetos e de

óxidos de nitrogênio não estão acompanhados de uma redução considerável da

concentração de ozônio.

Assim nos EUA, no período de 1979-1985 a redução da concentração média

de o ozônio foi só de 10% (SIENFELD, 1989 apud LORA, 2000)

O acima exposto demonstra que a decisão sobre a medida mais efetiva para

controle da concentração do ozônio é difícil. Em alguns casos a redução da

concentração de hidrocarbonetos tem-se mostrado mais efetiva e mais barata, que a

redução das emissões de óxidos de nitrogênio.

Alguns autores consideram que o problema radica na subestimação das

emissões de hidrocarbonetos e no insuficiente conhecimento do papel real dos

hidrocarbonetos biogênicos, emitidos pela vegetação (LORA, 2000).

Observa-se que a comunidade científica ainda precisa de um conhecimento

maior do mecanismo de formação de Ozônio para controle da sua concentração.

O Ozônio é o ingrediente principal do smog urbano.

Figura 9 - Variação da concentração de gases durante as horas do dia (período diurno),

quando se manifestou forte irritação nos olhos em Los Angeles, nos anos 1960

Fonte: (SPEDDING,1974 apud BAIRD, 2002)

Verifica-se que nos momentos de maior insolação (entre 10 e 15:00h) existe

um aumento na concentração de Ozônio e uma diminuição da concentração de seus

precursores.

Figura 10 - Desenho esquemático, mostrando os produtos que causam a destruição da

camada de ozônio na estratosfera e formação de smog na troposfera em que o ozônio é um

componente primário de sua formação.

Fonte: www.epa.gov/oar/oaqps/gooduphigh/good.html#4

2.6.3 Chuva ácida

A EPA define chuva ácida como um termo largamente usado para descrever

diversas maneiras de precipitações substanciais de ácidos na atmosfera. Um termo

mais preciso seria deposição ácida, pois deve ser analisado de duas formas:

deposição úmida e deposição seca.

A deposição úmida refere-se à chuva, à neblina e à neve. Esta água ácida flui

por sobre e através da terra e afeta uma imensa variedade das plantas e animais.

A intensidade destes efeitos depende de muitos fatores, incluindo acidez da

água as características químicas e a resistência dos solos envolvidos, e os tipos de

peixes, de árvores, e de outras coisas vivas que dependem da água.

A deposição seca refere-se aos gases e às partículas ácidas.

Aproximadamente a metade da acidez da atmosfera retorna à terra através da

deposição seca. O vento lança estas partículas e gases ácidos em edifícios, carros,

casas e em árvores. Os gases e as partículas depositadas secas podem também ser

lavadas das árvores e das outras superfícies por tempestades. Quando isso

acontece, estes ácidos são adicionados à chuva ácida, fazendo uma combinação

mais ácida do que a chuva que cai sozinha.

Os ventos prevalecendo os compostos, que causam a deposição ácida úmida

e seca, atravessam estados e fronteiras nacionais, e às vezes centenas de milhas.

Figura 11 - Esquema da formação da chuva ácida

Fonte: www.epa.gov/airmarkets/acidrain/what/index.html

Os cientistas descobriram, e confirmaram, que o dióxido de enxofre (SO

) e

os óxidos do nitrogênio (NOx) são as causas preliminares da chuva ácida. Nos EUA,

aproximadamente 2/3 de todo o SO

e 1/4 de todo o NOx vêm da geração de

energia elétrica, devido a queima combustíveis fosseis como o carvão.

A chuva ácida ocorre quando estes gases reagem na atmosfera com água,

oxigênio e outros compostos ácidos presentes. A luz solar aumenta a taxa da

maioria destas reações. O resultado é uma solução moderada do ácido sulfúrico e

do ácido nítrico.

A chuva ácida é medida usando uma escala chamada "pH” mais baixo da

substância, mais ácida e vice-versa.

A água pura tem um pH de 7,0. A chuva normal é ligeiramente ácida porque o

dióxido de carbono atmosférico se dissolve nela, possuindo assim, pH de

aproximadamente 5,5. Apenas a chuva que é apreciavelmente mais ácida, ou seja,

com um pH menor que 5, a chuva é considerada ácida.

Existe a possibilidade de em ar puro, termos chuva ácida por conta de traços

de ácidos fortes, como o HCl liberado em erupções vulcânicas produzindo

temporariamente chuva ácida “natural”.

No ano de 2000, a chuva a mais ácida que caiu nos EUA, possuía um pH de

aproximadamente 4,3.

A deposição ácida tem uma variedade dos efeitos, incluindo os danos às

florestas, aos solos, os peixes, materiais e a da saúde humana. A chuva ácida reduz

também como distante e como claramente nós podemos ver através do ar, ou seja,

um efeito de redução da visibilidade.

Fonte: www.epa.gov/airmarkets/acidrain/what/index.html.

2.6.3.1 Fontes e redução da poluição por dióxido de enxofre (SO2)

Em uma escala global, a maior parte do dióxido de enxofre é produzida por

vulcões e pela a oxidação de gases produzidos pela decomposição de plantas. Em

virtude desse dióxido de enxofre natural ser lançado na atmosfera em grandes

altitudes ou distante de centros populacionais, a concentração residual do gás no ar

puro é bastante pequena, cerca de 1ppb (parte por bilhão). Contudo, uma

quantidade mensurável de dióxido de enxofre superficial é atualmente emitida no ar

troposférico, sobretudo sobre extensões de terra localizadas no Hemisfério Norte. A

principal fonte antrópica de SO

é a combustão de carvão, que contêm de 1a 9% de

enxofre. Em muitos países, o principal emprego do carvão é na geração de

eletricidade.

O enxofre está, percentualmente, presente no petróleo cru, mas é reduzido

para níveis de apenas algumas centenas ppm (partes por milhão) em produtos como

a gasolina. A indústria do petróleo emite dióxido de enxofre no ar diretamente como

ou indiretamente como H2S, quando o petróleo é refinado ou da purificação do

gás natural antes da distribuição. (BAIRD, 2002)

O enxofre é um elemento químico naturalmente presente no petróleo,

entretanto, seu percentual varia de acordo com a origem do mesmo, a quantidade

das emissões de óxido de enxofre, durante o processamento do cru, é função do

teor de enxofre que ele apresenta.

As unidades de processo requerem grandes quantidades de vapor á alta

pressão, assim como cargas aquecidas, onde são utilizados fornos e caldeiras para

proporcionar este aquecimento, os óxidos de enxofre são produzidos durante a

queima de combustíveis utilizados para geração de tal calor e energia. Os óxidos de

enxofre também são produzidos durante a regeneração do catalisado no processo

de craqueamento catalítico, nos processos de dessulfurização, assim como no

processo de reforma.

As refinarias possuem Unidades de Recuperação de Enxofre (URE) em que o

gás ácido, que é basicamente gás rico em ácido sulfídrico (H2S) formado nas etapas

do refino, onde o enxofre elementar é retirado da corrente de H2S e vendido, e o gás

remanescente é queimado. As URE´s podem emitir H2S, óxidos de enxofre e óxidos

de nitrogênio. (Mariano, 2005).

As indústrias de papel são grandes emissoras de H2S e as indústrias

extração de metais não ferrosos são de outros grandes contribuidores de emissões

de SO

. (BAIRD, 2002)

Quase toda a fonte eletricidade da vida moderna vem de queima de

combustíveis fosseis como o carvão, o gás natural e o óleo e que a deposição ácida

é causada por dois poluentes que são liberados na atmosfera, quando estes

combustíveis são queimados: dióxido de enxofre (SO

) e óxidos do nitrogênio (NOx).

O carvão explica a maioria de emissões de SO

dos EUA e uma parcela

grande de emissões de NOx. O enxofre no carvão atualmente é considerado como

uma impureza que reage com o ar quando o carvão é queimado para dar forma ao

. No contraste, NOx é formado quando todo o combustível fóssil é

queimado.Temos possibilidade de utilização de maçaricos LOW-NOx que reduzem a

emissão de NOx nos fornos e caldeiras.

Há diversas opções para reduzir emissões do SO

, incluindo usar o carvão

que contem menos enxofre, lavando o carvão, e usando dispositivos chamados

scrubbers (depuradores de gás) para remover quimicamente o SO

dos gases que

saem da chaminé. As plantas de geração de energia podem também comutar

combustíveis; usar, por exemplo, o gás natural que gera muito menos SO

do que

carvão ardente. Similar aos depuradores de gás em plantas de geração de energia,

os conversores catalíticos reduzem emissões de NOx dos carros.

Uso de fontes de energia alternativas:

 Energia nuclear

 Hidrogênio

 Energia Eólica

 Energia Solar

Há também umas energias alternativas disponíveis para automóveis, tem-se

veículos movidos a gás natural, carros movidos à eletricidade e carros bi-

combustível.

Todas as fontes da energia têm custos ambientais e benefícios. Alguns tipos de

energia são mais caros de produzir do que outros, o que significa que nem todos

podem ter recursos para todos os tipos de energia. Todos estes fatores devem ser

pesados ao se decidir, que fonte de energia irá se usar hoje e qual serão os

investimentos para o amanhã.

Fonte www.epa.gov/airmarkets/acidrain

2.6.4 Poluição local

O exemplo mais conhecido de poluição do ar é o smog, a palavra smog é

uma combinação de smoke (fumaça) e fog (neblina), que ocorre em muitas cidades

do mundo.

Hoje os agentes que produzem um tipo mais comum de smog são

principalmente as emissões provenientes de automóveis, embora nas áreas rurais

alguns originem-se de emissões provenientes de incêndios das florestas. O

funcionamento dos motores dos automóveis produz mais poluição do ar que

qualquer outra atividade humana.

O smog apresenta com freqüência um odor desagradável devido a alguns de

seus componentes. Os produtos intermediários e finais das reações que ocorrem no

smog afetam a saúde humana de maneira séria e podem causar danos às plantas,

aos animais e a alguns materiais. (BAIRD, 2002).

Os problemas de poluição local são originados por episódios críticos de

poluição em cidades e depende dos poluentes que são gerados e das condições

climáticas existentes para a sua dispersão. Estas situações críticas são classificadas

em dois tipos principais: smog fotoquímico e o smog industrial. Apesar desta

distinção os dois podem ocorrer separadamente ou simultaneamente, em diferentes

estações do ano, numa mesma região. (BRAGA et al, 2002)

2.6.4.1 Smog industrial

Típico de regiões frias e úmidas. Os picos de concentração ocorrem

exatamente no inverno nos em condições climáticas adversas para dispersão de

poluentes.

A inversão térmica agrava o smog industrial, quando os picos de

concentração de poluentes ocorrem geralmente nas primeiras horas da manhã. A

queima de carvão e de óleo combustível gera os seus principais componentes.

Acontece geralmente em regiões industriais e/ou em regiões onde é intensa a

queima de óleo para aquecimento doméstico e/ou para a geração de energia

elétrica.

Principais componentes do smog industrial:

 Dióxido de enxofre

 Material particulado

Estes dois componentes podem provocar sérias lesões respiratórias,

principalmente pelo sinergismo negativo existente.

Exemplo de cidades sujeitas a esse tipo de smog é: Londres, o Chicago etc.,

cidades de e inverno rigoroso e com a intenção é a queima de óleo e carvão. Uma

característica desse tipo de smog é sua cor cinza; formando uma espécie de névoa

que recobre as cidades. (BRAGA et al, 2002)

A liberação de gases tóxicos, a partir de processos industriais ou acidentes,

provoca efeitos locais significativos da poluição do ar. O acidente de Bophâl, Índia,

em1984, na unidade da Union Carbide, que liberou o uma nuvem de gás tóxico que

matou e feriu milhares de pessoas, que moravam nas cercanias da fábrica, é um

exemplo do potencial perigoso de inúmeros produtos tóxicos que hoje são

produzidos e manipulados. (KUPCHELLA; HYLAND, 1989 apud BRAGA et al, 2002).

Figura 12 - Smog industrial nas montanhas ao fundo em Santiago do Chile

Fonte: www.lanacion.com.ar

2.6.4.2 Smog fotoquímico

É típico de cidades ensolaradas, quentes e de clima seco. Os picos de

poluição ocorrem em dias quentes, com muito Sol. O principal agente poluidor neste

caso são os veículos, que geram uma série de poluentes, principalmente óxido de

nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos. Os gases sofrem várias reações

na atmosfera por efeito da radiação solar, gerando novos poluentes, daí o nome

fotoquímico; esse smog é um verdadeiro coquetel de poluição.

Principais poluentes:

 Óxidos de nitrogênio;

 Os radicais orgânicos PAN (Peróxi Acetil Nitrato - CH3.COO.ONO2);

 Ozônio

 Aldeídos

A característica principal do smog fotoquímico é sua cor avermelhada/marrom

e seu pico de concentração ocorre por volta das 10 ou 12 horas.

Exemplos de cidades sujeitas a este tipo de smog são: Los Angeles, Sidney

cidade do México e São Paulo. O seu controle se dá, através do controle da emissão

de poluentes produzidos pelos meios de transporte. (BRAGA et al., 2002)

Figura 13 - Smog fotoquímico sobre Los Angeles

Fonte: www.fotosearch.com

2.6.4.3 Efeitos do smog

Na metade do século 20, várias cidades industrializadas do Ocidente

apresentaram, durante o inverno, episódios de smog provocados pela poluição

composta de fuligem e enxofre tão graves que a taxa de mortalidade aumentou de

forma notável. Por exemplo, em Londres, Inglaterra, em dezembro de 1952 cerca de

4.000 pessoas morreram em poucos dias devido ao aumento na concentração

desses poluentes, que se acumularam aprisionados em uma massa de ar que

permaneceu estagnada em virtude de uma inversão térmica nas proximidades do

solo. As pessoas que foram expostas a um maior risco foram os idosos que já

sofriam de problemas brônquicos e as crianças menores. Atualmente, a proibição

dos queimadores domésticos a carvão, que davam origem à maioria dos poluentes

eliminou tais problemas. Os cientistas ainda não estão certos se o principal agente

contendo enxofre que causou problemas tão sérios em Londres foi SO

, gotas de

ácido sulfúrico ou de sulfato.

O smog fotoquímico, que se origina a partir dos óxidos de nitrogênio, em

muitas cidades, é mais importante que o smog baseado no enxofre, particularmente

as de grande população e densidade de veículos. Ele consiste de gases, como o

ozônio, e de uma fase aquosa contendo compostos orgânicos e inorgânicos solúveis

em água na forma de partículas suspensas. Em contraste com os “smogs de

Londres”, que são de natureza química redutora devido ao dióxido de enxofre, os

smogs fotoquímicos são oxidantes.

O próprio ozônio é um poluente atmosférico nocivo. Em contraste com

produtos baseados em enxofre, seu efeito nas pessoas fortes e saudáveis é tão

sério quanto naquelas que apresentam problemas respiratórios preexistentes.

Experimentos realizados com pessoas voluntárias demonstraram que o ozônio

produz irritação passageira do sistema respiratório, produzindo tosse, irritação da

garganta e do nariz, respiração ofegante e dor no peito durante a respiração

profunda. Assim, mesmo jovens saudáveis apresentaram esses sintomas quando

faziam exercícios ao ar livre, como andar de bicicleta ou correr, durante os episódios

de smog. (BAIRD, 2002).

2.7 CARACTERÍSTICAS AMBIENTAIS E A POLUIÇÃO DO AR

A concentração de um poluente atmosférico, em uma determinada área

receptora, depende do tipo de fonte de da concentração com que foi lançado, bem

como das condições de dispersão do mesmo na atmosfera. (FIGURA 14).

A dispersão de poluentes varia em função dessas características e do

ambiente, incluindo-se as condições naturais ou introduzidas pelo homem.

Como condições criadas pelo homem, podem ser citadas: altura de chaminés,

a disposição de edificações e colocação de obstáculos físicos à propagação dos

poluentes.

EMISSÃO DISPERSÃO RECEPÇÃO

Tipo e concentração

do poluente na fonte:

- Estacionária

- Móvel

Fatores:

- Altitude

- Obstáculo

- Velocidade e

direção do vento

- Estabilidade

atmosférica

- Topografia

Concentração de

poluentes na área

receptora

Figura 14 - Fatores que levam a concentração de um poluente atmosférico, em uma

determinada área receptora.

Fonte: MOTA, 2003.

As principais características naturais do ambiente que têm influência na

dispersão de poluentes são:

 Velocidade e direção dos ventos;

 Estabilidade atmosférica;

 Topografia.

Os poluentes lançados de uma determinada fonte de são transportados e

dispersos na atmosfera, tendo grande influência, nesses processos, as condições

meteorológicas.

O ar move-se no sentido horizontal, na direção dos ventos, e vertical, em

função dos deslocamentos das camadas atmosféricas.

Quanto maior for a velocidade do vento, mais elevada será a sua capacidade

de diluir e dispersar poluentes.

A direção do vento indica as áreas que serão alcançadas pelos poluentes

emitidos em uma fonte. É possível determinar a direção predominante dos ventos de

um local, devendo a se considerar esse dado quando da localização de fontes

poluidoras do ar, em relação a outros usos. (MOTA, 2003)

A movimentação do ar em direção vertical afeta o clima e processos de

mistura importantes para a poluição do ar. (LORA, 2000)

O perfil térmico da atmosfera tem relação direta com a capacidade de

dispersão de poluentes por mistura vertical. (BRAGA et al., 2002)

Quando a atmosfera tem pouca movimentação vertical é chamada de estável

no caso contrário é chamada de instável.

Episódios de poluição atmosférica coincidem geralmente com condições

atmosféricas desfavoráveis para dispersão de poluentes (atmosfera estável).

É por isto que não é possível estudar a poluição do ar sem um estudo

preliminar dos aspectos meteorológicos que influem sobre a mesma (LORA, 2000).

Uma das características meteorológicas mais importantes na dispersão de

poluentes do ar é a estabilidade atmosférica, a qual está associada aos movimentos

ascendentes e descendentes de volumes de ar.

Em condições normais, a temperatura do ar decresce com altura ficando as

camadas mais frias sobre as camadas mais quentes. Ocorre uma renovação natural,

com o ar mais quente (mais leve) subindo e o ar mais frio (mais pesado) descendo.

Figura 15 - Fenômeno da Inversão Térmica

Fonte: MOTA, 2003

Devido a fenômenos meteorológicos, que dependem da velocidade do vento,

da turbulência atmosférica, da insolação, do gradiente de temperatura e da

precipitação, essa situação pode alterar-se, de forma que a temperatura aumenta,

em vez de diminuir, com a altitude.

O decréscimo da temperatura, com o aumento da altitude, sem troca de calor

é chamado de gradiente de temperatura adiabático seco, corresponde a

aproximadamente a -1ºC para cada cem metros de acréscimo de altitude.

Quando o a temperatura da atmosfera diminui mais rápido que a adiabática,

a atmosfera é dita superadiabática. Essa situação, do ponto de vista de poluição do

ar, é desejada por dispersar rapidamente os poluentes na atmosfera, sendo,

portanto uma condição instável o que permite uma maior dispersão.

Se a temperatura da atmosfera diminuir mais lentamente do que a adiabática,

a atmosfera é dita subadiabática, e nesse caso ela tende a uma condição estável.

O estado subadiabático não proporciona a mistura vertical dada à estabilidade do ar.

Em situações críticas de poluição do ar, essa estabilidade diminui o potencial de

dispersão da atmosfera e, conseqüentemente propicia o surgimento de episódios

críticos de poluição, devido à alta concentração de poluentes. O caso extremo ocorre

quando a temperatura aumenta com a altitude; é a chamada inversão térmica ou

inversão de temperatura ou ainda a inversão de camada.

Nessa situação ar é consideravelmente estável e os índices de poluição

tendem a se elevar, dependendo também da carga de poluentes.

Nessas situações, é dificultado o movimento do ar para cima não ocorrendo à

dispersão vertical dos poluentes, que tendem a concentrar-se na superfície da terra,

agravando a poluição.

As inversões térmicas ocorrem na sua maioria por dois mecanismos: por

radiação e por subsidência.

A inversão por radiação ocorre na maioria das vezes no inverno. Em um dia

frio o aquecimento solar pode resultar em temperaturas relativamente altas ao nível

do solo durante o final da manhã e à tarde. Entretanto à noite quando geralmente a

temperatura é bem menor, a superfície do solo sofre um resfriamento intenso de tal

forma que as camadas superiores de ar permanecem mais quentes, gerando uma

camada de inversão em altitudes na ordem de 100 m. No decorrer do dia esse perfil

volta a se inverter, principalmente pelo aquecimento do solo.

A inversão térmica por subsidência ocorre em altitudes maiores e ela dura

alguns dias. Esse tipo de inversão deve-se ao fenômeno da subsidência do ar

(correntes de ar descendentes), formada pela diferença de pressão existente entre

grandes massas de ar que se deslocam na atmosfera.

Numa situação crítica podem ocorrer simultaneamente os dois tipos de

inversão. (BRAGA et al., 2002).

2 II 5

I – Atmosfera Instável

II – Atmosfera Estável

1- Gradiente vertical adiabático. (-1ºC/100m);

2- Gradiente superadiabático: Esta situação corresponde a um regime instável com boa

dispersão dos poluentes.

3- Gradiente subadiabático: A parcela de ar estará mais fria que o meio circundante pelo que

retorna à sua posição original (regime estável).

4- Gradiente isotérmico: Temperatura constante com a altura (regime estável).

5- Inversão: Observa se o aumento de temperatura com altura, constituindo um regime

extremamente estável.

Figura 16 - Relação entre o gradiente de temperatura da atmosfera e a sua estabilidade.

Fonte: Adaptado de LORA, 2000.

Alguns locais, dependendo da topografia e das condições meteorológicas,

estão mais sujeitos a inversões térmicas. É o caso da região metropolitana de São

Paulo, onde os problemas de poluição agravam-se em determinadas épocas quando

essa situação acontece. Na região metropolitana de São Paulo, as inversões mais

prejudiciais à dispersão de poluentes ocorrem durante os meses de maio a agosto,

principalmente ao longo da noite e da madrugada, e durante grande número de

horas consecutivas. (DERÍSIO, 1992 apud MOTA, 2003)

A topografia também é um fator que pode influir no deslocamento das

camadas atmosféricas.

A existência de uma elevação dificulta o movimento horizontal do vento

contribuindo para que a camada de ar frio fique sob o ar quente.

Em vales, também ocorrem, com freqüência, as inversões térmicas. Em

determinados períodos do dia, e dependendo das condições meteorológicas, o calor

proveniente da superfície aquecida, nas áreas mais elevadas, favorece a formação

de uma camada de ar quente sobre o a frio.

Esses aspectos ambientais devem ser considerados em programas de

controle da poluição, principalmente quando da definição da localização de fonte

poluidora do ar. (MOTA, 2003).

Para condições similares de vento, a instabilidade atmosférica é mais

freqüente e de maior intensidade no período diurno do que no noturno, em dias

claros do que nos dias encobertos, em noites encobertas do que em noites limpas, e

em dias de verão do que em dias de inverno (STERN, 1968).

2.8 DISPERSÃO DE PLUMAS

Chama-se pluma a trajetória espacial de um gás que sai de uma chaminé e

que possui o teor de contaminantes maior que o valor médio atmosférico. As

características de dispersão da pluma dependem do regime de estabilidade

atmosférica (LORA, 2000).

Segundo (BRAGA et al, 2002) estudar o comportamento da pluma significa

estudar como meio atmosférico transporta e dispersa os poluentes nele lançados. A

teoria de fenômenos de transportes, tratada pela mecânica dos fluidos possibilita-

nos estudar este fenômeno.

A forma da pluma de poluentes emitidos por uma chaminé pode ser

classificada de acordo com o perfil de temperatura da atmosfera. A figura18 ilustra

todas as possibilidades de desenvolvimento de plumas em função gradiente térmico

da atmosfera, desprezando-se os seguintes efeitos:

 Diferenças de densidade entre os poluentes e o ar;

 Velocidade de saída dos poluentes da chaminé;

 Sedimentação dos poluentes (ex: material particulado).

Figura 17 - Principais tipos de plumas de poluentes atmosféricos.

Fonte: (BRAGA et al, 2002).

A pluma tipo 'looping' ocorre numa situação em que o perfil térmico é

superadiabático. Nesse caso existe muita turbulência na atmosfera. Esse tipo de

pluma acontece durante dias de céu claro, com poucas nuvens e muita insolação; a

turbulência de origem térmica provoca grandes turbilhões, que dispersam

rapidamente a nuvem de poluição. Em locais próximos à fonte, junto ao solo, podem

ocorrer altos índices de poluição, devido à própria turbulência que leva a nuvem ao

nível do solo.

A pluma 'coning' ocorre quando o perfil é do tipo subadiabático. Essa pluma

tem forma cônica e sua dispersão é menor que da pluma em ‘looping’;

comparativamente a esta, a pluma 'coning' provoca o aumento da concentração de

poluentes nas proximidades do solo, em locais bem distantes da fonte. Ocorre em

dias nublados, com ventos moderados.

A pluma 'fanning' ocorre quando toda a massa de poluentes está contida

numa camada de inversão; a mistura vertical quase inexiste devido à estabilidade do

ar. A mistura a horizontal é também muito baixa por causa da falta de ventos.

Embora não provoque grandes concentrações em baixas altitudes, esse tipo de

pluma geralmente precede uma situação mais crítica, que é a pluma do tipo

'fumigation'. À medida que o sol aquece a superfície e do solo, a inversão

desaparece e ocorre mistura na região de gradiente negativo. Quando o ar instável

atinge a pluma, aumenta a mistura vertical e, conseqüentemente, as concentrações

no nível do solo. A pluma do tipo 'fumigation', causada pela quebra da inversão por

radiação, dura muito pouco tempo, de 30 a 60 minutos. Numa situação de brisa

marítima esse tipo de mistura pode durar várias horas.

A pluma do tipo 'lofting' ocorre quando o lançamento dos efluentes é feito

acima da camada de inversão. Esse tipo de pluma ocorre ao anoitecer, quando a

inversão por radiação se inicia. Se a coluna permanecer acima da camada de

inversão, esse tipo de comportamento pode persistir; caso a camada de inversão

suplante a fonte, a pluma passa a ter um comportamento do tipo 'fanning'. Uma

situação interessante é quando a pluma fica retida entre duas camadas de inversão:

é a pluma do tipo 'trapping'.

O comportamento da pluma depende principalmente do clima da região.

Chaminés localizadas em locais de clima quente e seco irão exibir comportamento

em 'looping' ao entardecer e, dependendo da sua altura, 'lofting' ou ‘fanning’ nas

primeiras horas da manhã. Em regiões de clima úmido um dia nublado pode gerar

condições para o aparecimento de plumas do tipo ‘coning’. No ar a ocorrência de

inversões térmicas é minimizada em dias nublados.

Além desses processos de mistura em função da turbulência, ocorre o

transporte horizontal, que depende do movimento dos ventos, que por sua vez

dependem de forças de pressão, da força Coriolis e de forças de atrito. As forças de

pressão são causadas diretamente e pela existência de regiões de alta e baixa

pressão. No hemisfério sul, os centros de baixa pressão têm movimento giratório no

sentido horário (depressões-ciclones), com formando o anticiclone. Os anticiclones

são centros de alta pressão e são geralmente fontes de inversão térmica. Os mapas

de tempo indicam esses dados, apresentando as isóbaras e vetores indicativos da

direção dos ventos.

Os meteorologistas costumam apresentar os dados de direção e velocidade

dos ventos por meio das 'rosa dos ventos', uma distribuição percentual dos ventos

numa dada região, geralmente mensal. As forças de atrito alteram a velocidade e

direção do vento com a altitude. A figura 18 ilustra alguns perfis de velocidade do

vento. A mudança da velocidade de acordo com a altitude é função da ocupação do

solo e do período do dia.

Figura 18 - Efeito da rugosidade terrestre no perfil da velocidade do vento. Com o

decréscimo da rugosidade, o perfil torna-se mais uniforme.

Fonte: BRAGA et al., 2002.

O equacionamento do processo de mistura de poluentes na atmosfera pode

ser feito a partir da teoria da turbulência. Durante o dia, o aquecimento solar

intensifica a turbulência. Neste caso, a mistura vertical entre camadas horizontais

aumenta e o perfil do vento torna-se uniforme quando comparado com o da noite. O

aquecimento do solo transmite-se às camadas de ar junto à superfície, forçando

circulações verticais (muitas vezes designadas por térmicas) que se estendem até

ao topo da camada limite, misturando-a verticalmente. A existência de térmicas

quase sempre torna o escoamento na camada limite turbulento.

A turbulência da camada limite referida anteriormente é produzida em

resposta a um padrão de aquecimento da superfície quase homogêneo ou

simplesmente irregular, o que implica que a localização das ascendentes e

descendentes nessas circulações é essencialmente imprevisível.

Essas correntes ascendentes e descendentes são devido ao mecanismo de

transferência de calor chamado convecção, onde se estabelecem correntes de ar,

devido a variações da massa volumétrica do ar. O ar quente (menos denso) origina

uma corrente ascendente e o ar frio (mais denso) origina uma corrente descendente.

Durante o dia, o ar ao ser aquecido, por estar em contacto com a superfície

terrestre (aquecida, basicamente, pela radiação proveniente do Sol), conduz a um

aumento de volume e, por isso, torna-se menos denso (mais “leve”) e sobe. No

entanto, à medida que o ar aquecido sobe, entra em contacto com ar mais frio (da

sua vizinhança) e arrefece, o que provoca uma contração do volume desse ar, que,

por isso, se torna mais denso (mais “pesado”) e desce. Como conseqüência deste

processo, o ar é obrigado a circular sob a forma de correntes de convecção.

Figura 19 – Correntes de Convecção

Fonte: Talaia, 2005

Em algumas regiões, no entanto, as propriedades da superfície variam tão

abruptamente, que pode ser gerada uma circulação organizada, capaz de afetar o

clima local. Essas circulações produzidas em resposta à existência de diferenças de

temperatura entre superfícies próximas são designadas por brisas e o exemplo mais

conhecido é o da brisa marítima.

Na atmosfera, observam-se ventos periódicos, como por exemplo, as brisas

das regiões litorais, que alternam regularmente de sentido. Estes ventos surgem

devido à desigual capacidade de aquecimento entre a terra e o mar. É sabido, que a

água é a substância que apresenta maior valor de capacidade térmica mássica (4.18

J.g

-1

.ºC

-1

ou 1 cal.g

-1

.ºC

-1

), o que significa que é a substância que necessita receber

ou perder maior quantidade de energia, para que a temperatura, de 1 g de água,

varie de 1 ºC, de modo que demora mais tempo a aquecer, e também demora mais

tempo a arrefecer. Nestes termos, a terra aquece e arrefece mais rapidamente do

que o mar.

Durante o dia (devido à radiação proveniente do Sol), como a terra aquece

mais depressa do que o mar, o ar que está sobre a terra aumenta de volume, torna-

se menos denso, forma-se um centro de baixas pressões e sobe; por conseguinte, o

ar frio que está sobre o mar desloca-se para a terra (para preencher o “espaço” livre

deixado), originando o aparecimento de brisa marítima. Durante a noite, o processo

é inverso. Devido à alta capacidade térmica mássica da água, o mar demora mais

tempo a arrefecer e sobre ele encontra-se ar mais quente (menos denso) do que

sobre a terra. O ar quente ao subir, obriga a que o ar frio se desloque em direção ao

mar, originando brisa terrestre. (TALAIA, 2005).

Brisa marítima Brisa Terrestre

Figura 20 - Sistemas de Vento Terra-mar

Fonte: Projeto de estágio Modelação da Dispersão de Poluentes Atmosféricos originários de

Fontes Industriais em Chipre. João Ferreira

Outro mecanismo que atua no processo é a turbulência devido ao atrito

gerado pela presença do solo. Durante período de ventos fortes a mistura a ocorre

basicamente por efeito desse tipo de turbulência. Portanto a pluma de poluentes

dispersa-se em função da turbulência tanto da direção horizontal como na direção

vertical.

A topografia exerce efeitos locais nos ventos. Por exemplo, em regiões

litorâneas a brisa marítima pode provocar ventos que ajudam na dispersão dos

poluentes.

Outro tipo de efeito é devido aos ventos de vale. Nesse caso o vento tende

descer as encostas durante a noite e caminhar na direção do fundo do vale. Durante

o dia e o ar fica a aprisionado no vale durante certo período de tempo, criando

condições impróprias para dispersão de poluentes.

Outro problema de dispersão está relacionado com a superfície do solo e a

sua ocupação (por edifícios, chaminés etc.), que servem como anteparos ao fluxo de

poluentes na atmosfera. Nessa situação, podem aparecer os chamados efeitos de

separação ou descolamento. Nesse caso surgem em determinados locais, vórtices

com altas concentrações de poluentes. Esse efeito deve ser analisado pelo projetista

quanto do dimensionamento das chaminés. (BRAGA et al., 2002)

2.8.1 Rosa dos ventos

Existem infinitas direções na superfície terrestre, definindo-se uma para a

orientação básica, a qual define outras três principais, formando dessa maneira

quatro pontos importantes que são chamados Cardeais.

Os Pontos Cardeais são orientados pelo movimento do Sol, tendo como referencial a

superfície da Terra.

A figura da Rosa dos Ventos, desenvolvida por antigos astrônomos e

navegadores, indica os principais rumos ou direções determinadas pelos pontos

cardeais, colaterais e subcolaterais, apresentando, entre eles, cada um o seu oposto

(Norte-Sul) (Leste-Oeste). Com isso, todos os pontos do horizonte podem ser

localizados com maior exatidão.Cada quadrante da Rosa dos Ventos corresponde a

90º e padronizou-se o norte ser 0º, o leste 90º, o sul 180º e o oeste 270º.

• Pontos Cardeais:

o E: Este ou Leste;

o N: Norte;

o O: Oeste;

o S: Sul;

• Pontos colaterais:

o NE: Nordeste;

o NO: Noroeste;

o SE: Sudeste;

o SO: Sudoeste;

• Pontos sub-colaterais:

o NNE: Nor-nordeste;

o ENE: Lés-nordeste;

o ESE: Lés-sudeste;

o SSE: Sul-sudeste;

o SSO: Sul-sudoeste;

o OSO: Oés-sudoeste;

o ONO: Oés-noroeste;

o NNO: Nor-noroeste.

Figura 21 – Rosa dos Ventos

Fonte:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rosa-dos-ventos

2.8.2 Umidade relativa do ar

Umidade relativa significa, em termos simplificados, quanto de água na forma

de vapor existe na atmosfera no momento, com relação ao total máximo que poderia

existir, na temperatura observada.

A quantidade de água que o ar absorve antes de atingir a saturação depende

da temperatura e aumenta progressivamente com ela.

A umidade relativa aumenta sempre que chove devido à evaporação que

ocorre posteriormente. Em áreas florestadas ou próximas aos rios ou represas a

umidade é sempre maior. Este parâmetro é importante para a determinação da

instabilidade na atmosfera, auxiliando na previsão de tempestades. A ocorrência de

baixa umidade relativa pode agravar algumas doenças e pode provocar desconforto

em pessoas saudáveis, gerando um quadro muitas vezes semelhante ao de

poluição do ar, porém se a média estiver acima de 30%, valor considerado inicial

para o estado de atenção, a situação será considerada normal.

Estado de atenção — Umidade relativa do ar entre 20% e 30%

É preciso evitar exercícios físicos ao ar livre entre 11h e 15h, umidificar o ambiente

com vaporizadores, toalhas molhadas, recipientes com água e regamento de jardins.

Sempre que possível, permanecer em locais protegidos do sol.

Estado de alerta — Umidade relativa do ar entre 12% e 20%. É preciso

suprimir exercícios físicos e trabalhos ao ar livre entre 10h e 16h, evitar

aglomerações em ambientes fechados e usar soro fisiológico para olhos e narinas.

Estado de emergência — Umidade relativa do ar abaixo de 12%. É preciso

interromper qualquer atividade ao ar livre entre 10h e 16h, como aulas de educação

física, coleta de lixo, entrega de correspondência e suspender atividades que exijam

aglomerações de pessoas em recintos fechados entre 10h e 16 h, além de manter

umidificados os ambientes internos, principalmente quartos de crianças

2.9 MODELAGEM MATEMÁTICA DO TRANSPORTE DE POLUENTES

ATMOSFÉRICOS

Modelar matematicamente a dispersão de poluentes na atmosfera é

fundamental para o monitoramento da qualidade do ar.

O aumento das emissões de poluentes causado pelo crescimento de áreas

urbanas e industriais, devido à operação normal ou acidental de fontes poluidoras,

gerou uma grande necessidade de avaliação dos impactos ao meio ambiente e à

saúde pública.

A modelagem matemática do transporte de poluentes baseia-se

conceitualmente em um simples exercício de contabilidade, onde são avaliadas as

quantidades que entram e saem de uma determinada região fixa no espaço, onde

são levadas em consideração as quantidades que são geradas ou destruídas por

processos físicos, químicos e biológicos no interior da região. Fazendo com que o

tamanho dessa região adquirira dimensões infinitesimais, teremos como resultado

da equação diferencial parcial, denominada equação de transporte, que relaciona a

concentração de um dado poluente com as coordenadas espaciais, com o tempo e

Recomendações da Organização Mundial de Saúde (OMS).

com concentrações de outros poluentes, que possam afetar a concentração do

poluente em análise (BRAGA et al., 2002).

Conforme (LORA, 2000) a modelagem da dispersão atmosférica de poluentes

procura estimar teoricamente, de forma preditiva, como será a concentração de

determinados poluentes na área de influência dessas emissões.

O principal problema da modelagem de contaminação do ar é determinar a

concentração de um ou mais poluentes no espaço e no tempo.

Assim temos: Ci (x, t) = f (emissões, variáveis meteorológicas, remoção e

transformação).

Esta concentração depende das características da fonte emissora, das

variáveis meteorológicas que define a intensidade de dispersão atmosférica e de

parâmetros de remoção e de transformação. A figura 22 mostra em detalhes os

componentes dos diferentes elementos a considerar no modelo de qualidade do ar.

Na prática difícil considerar todos os elementos apresentados, mesmo porque

parcialmente não se conhecem os mecanismos de ação de alguns deles. Assim, os

modelos comerciais existentes atualmente constituem diversas simplificações do

modelo apresentado.

Parâmetros do Modelo

Qualidade do ar

Emissões (Resultado)

Meteorologia

Figura 22 - Mostra elementos de um modelo matemático que relaciona as emissões de

contaminantes com a qualidade do ar

Fonte: Adaptado Juda-Rezler (1989 apud LORA, 2000).

Os modelos de poluição do ar podem classificar-se atendendo às suas

aplicações aos parâmetros da figura 22 ou aos seguintes critérios (LORA, 2000):

1- Pela estrutura básica do modelo:

 Determinístico ou não determinístico (estatístico)

 Estacionário ou dependente é do tempo

2- Pelo marco de referência:

Modelo

Matemático

- Processos heterogêneos e

homogêneos;

- Reações foto e termoquímicas

- Deposição superficial;

- Processos em aerossóis

Concentrações

calculadas

- Ventos; chuvas

- Radiação solar;

- Temperatura;

- Altura de inversão;

Turbulência

- Emissões

antropogênicas

- Emissões

naturais

 Euleriano

 Lagrangeano

3- Pela dimensionalidade do domínio computacional:

 (unidimensional, bidimensional, tridimensional de múltiplos níveis)

4- Pelo método de resolução das equações do modelo:

 Analítico

 Numérico

Além das influências descritas anteriormente, a concentração de poluentes

também depende de como eles são emitidos no meio, ou seja, de maneira constante

ou variável no tempo, e também da posição espacial que esse despejo ocupa. A

taxa de emissão também afeta as concentrações, de forma diretamente

proporcional.

É importante observar que as variáveis meteorológicas variam

constantemente no tempo e no espaço sendo que raramente há dados adequados

para considerá-las. Assim, é comum a adotarem-se valores médios dentro de certas

escalas de tempo e de espaço e efetuar-se a integração da equação de transporte

para determinadas situações, nas quais, tal integração é conhecida.

Com a mudança do cenário das emissões, então passou a ser necessário o

desenvolvimento de modelos computacionais simples, capazes de facilitar e tornar

viável e prática a realização de simulações de poluição ambiental.

A dispersão de contaminantes na atmosfera é um fenômeno de transporte de

massa por difusão turbulenta que pode ser abordada segundo a aplicação das

abstrações de Lagrange e de Euler. A abordagem Euleriana é baseada no balanço

de conservação da propriedade (massa no caso de dispersão de uma espécie

química) sobre um volume infinitesimal fixo no espaço. A abordagem Lagrangeana

baseia-se em acompanhar o deslocamento de uma partícula de fluido e a variação

em suas propriedades. Partícula de fluido entende-se como um volume que é

grande quando comparado com dimensões moleculares, mas pequeno para se

comportar como um ponto que segue o escoamento, ou seja, de dimensões muito

menores que as dimensões características deste. As duas abordagens apresentam

dificuldades matemáticas que não permitem uma exata solução para a concentração

média (de material particulado ou gases) no escoamento turbulento.

A abordagem Euleriana leva a um sério obstáculo matemático, no caso de

escoamentos turbulentos, conhecidos como o problema do fechamento ("closure

problem"), pois sempre existem mais variáveis dependentes que equações. (LORA,

2000) e para o qual nenhuma solução genérica válida foi ainda encontrada

(SEINFIELD, 1986).

Segundo (MORAES, 2001).



Abordagem Lagrangeana: simula trajetórias de partículas de poluentes são

hoje em dia, segundo alguns autores, as ferramentas mais potentes para o

estudo do transporte e dispersão de poluentes. Onde o sistema de

coordenadas é baseado na posição de uma partícula em um tempo t, relativo

a sua posição (a,b,c) em um tempo de referência t0. Coordenadas

lagrangeanas são fisicamente mais naturais na descrição do movimento do

fluido, no entanto são muito mais difíceis no tratamento matemático

 Abordagem Euleriana: utiliza soluções da equação difusão-advecção, em um

sistema de referência fixo em relação à terra.

Onde o sistema de coordenadas é fixo no espaço. As propriedades do fluido,

como densidade, temperatura e velocidade são calculadas em um ponto fixo

no espaço (x,y,z) no tempo t.

Em outras palavras, na aproximação euleriana o sistema de referencia é fixo

(em relação à terra), enquanto que na aproximação lagrangeana, o sistema

de referência segue o movimento das parcelas de ar

2.10 O MODELO DE PLUMA GAUSSIANA

Um dos exemplos de integração mais conhecidos e utilizados refere-se à

denominada pluma Gaussiana. O modelo de dispersão Gaussiano, assim chamado

em função de sua semelhança de formato com a curva de densidade de

probabilidade normal (ou Gaussiana), passou a ser largamente utilizado no meio

científico, por apresentar pouca complexidade e razoável precisão.

A pluma Gaussiana resulta da integração analítica da equação de transporte,

quando os são adotadas as seguintes hipóteses simplificadoras: o vento tem

intensidade, direção e sentido constantes, o terreno é totalmente plano, a carga

poluidora é pontual e constante, a difusão turbulenta na direção do vento é

desprezada em função da maior importância da advecção nessa direção, os

coeficientes de difusão turbulenta nas outras direções também são constantes e não

existe perda de material poluidora por qualquer mecanismo físico, químico ou

biológico (BRAGA et al, 2002).

A fórmula é a seguinte:

x, y, z - são as coordenadas cartesianas ou espaciais do ponto onde se deseja

estimar a concentração do contaminante [m]

C(x,y,z) - é a concentração esperada do contaminante na coordenada (x,y,z) [g/m3]

Qs - é a quantidade de contaminante lançada pela fonte de emissão [g/s]

H - é a altura efetiva de lançamento

u - é a velocidade média do vento na direção do escoamento (x) e medida no topo

da chaminé [m/s]

σy

σz

- são os desvios médios da distribuição de concentração nas direções y e z

[m]

Fonte: MANGOSIO, JORGE, 2002.

Figura 23 - Sistema de coordenadas e geometria básica da equação gaussiana da pluma

Fonte:

MANGOSIO, JORGE, 2002.

Figura 24 - Desenho esquemático da altura efetiva de lançamento e fórmula de cálculo

Fonte: www.inf.ufes.br/~neyval/

Figura 25 - Expressão das concentrações na pluma gaussiana

Fonte:

MANGOSIO, JORGE, 2002.

2.11 SISTEMA NACIONAL DE MEIO AMBIENTE NO BRASIL

Os órgãos e entidades da União, dos Estados, do Distrito Federal, dos

Territórios e dos Municípios, bem como as fundações instituídas pelo Poder Público,

responsável pela proteção e melhoria da qualidade ambiental constituirão o Sistema

Nacional do Meio Ambiente – SISNAMA, criado pela lei nº. 6938/81, tem uma

estrutura, composição e competências estabelecidas pelo Decreto o nº. 99.355 de

27/06/90. O Decreto, nº. 99.274 de 06/06/90, alterou a composição do Conama.

Pelo art. 3º do Decreto nº. 99.355 de 27/06/90, o Sistema Nacional do Meio

Ambiente (Sisnama), constituído pelos órgãos e entidades da União, dos Estados,

do Distrito federal, dos municípios e pelas fundações instituídas pelo Poder Público,

responsáveis pela proteção e melhoria da qualidade ambiental, tem a seguinte

estrutura:

 Órgão superior: o Conselho de Governo;

 Órgão Consultivo e Deliberativo: o Conselho Nacional de Meio Ambiente

(Conama);

 Órgão Central: Ministério do Meio Ambiente, anteriormente Secretaria do

Meio Ambiente da Presidência da República – SMAM/PR;

 Órgão Executor: o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos

Naturais Renováveis (Ibama);

 Órgãos Seccionais: os órgãos ou Entidades da Administração Pública Federal

Direta e Indireta, as fundações instituídas pelo Poder Público e as atividades

estejam associadas às de proteção ambiental ou àquelas de disciplinamento

do uso de recursos ambientais, bem assim os órgãos e entidades estaduais e

responsáveis pela execução de programas e projetos e pelo controle e

fiscalização de atividades capazes de provocar a degradação ambiental;

 Órgãos Locais: os órgãos ou entidades municipais responsáveis pelo controle

e fiscalização das atividades referidas nas suas respectivas jurisdições.

2.12 CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE

O Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA é o órgão consultivo e

deliberativo do Sistema Nacional do Meio Ambiente-SISNAMA, foi instituído pela Lei

6.938/81, que dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente, regulamentada

pelo Decreto 99.274/90.

Disponível em: www.Ibama.gov.br. Acesso em: 20 dez.2005.

Criado com a finalidade de assessorar, estudar e propor ao Conselho de

Governo, diretrizes de políticas governamentais para o meio ambiente e os recursos

naturais e deliberar, no âmbito de sua competência, sobre normas e padrões

compatíveis com o meio ambiente ecologicamente equilibrado e essencial à sadia

qualidade de vida; (Redação dada pela Lei nº. 8.028, de 1990).

O CONAMA é composto por Plenário, CIPAM, Câmaras Técnicas, Grupos de

Trabalho e Grupos Assessores. O Conselho é presidido pelo Ministro do Meio

Ambiente e sua Secretaria Executiva é exercida pelo Secretário-Executivo do MMA.

O Conselho é um colegiado representativo de cinco setores, a saber: órgãos

federais, estaduais e municipais, setor empresarial e sociedade civil.

As reuniões do CONAMA são públicas e abertas a toda a sociedade

2.13 LEGISLAÇÃO ATMOSFÉRICA NO BRASIL

No Brasil, a preocupação relativa à poluição atmosférica intensificou-se no

início da década de 70, período em que houve grande crescimento econômico e

industrial. Problemas graves de poluição do ar nas áreas de grandes cidades -

São Paulo, Cubatão, Porto Alegre, etc. - evidenciaram a necessidade de se

adotar políticas públicas sobre o tema.

Em nível federal, a primeira legislação mais efetiva de controle da poluição

atmosférica foi a Portaria do Ministério do Interior de nº. 231, de 27 de abril de

1976, que visava a estabelecer padrões nacionais de qualidade do ar para

Disponível em: www.Ibama.gov.br. Acesso em: 20 dez.2005.

material particulado, dióxido de enxofre, monóxido de carbono e oxidantes

fotoquímicos.

Nos anos 80, com o crescimento da frota automobilística no Brasil, o Governo

Federal propôs o estabelecimento de um programa de controle de poluição veicular,

o que foi feito por meio da resolução Conama nº. 18, de 06 de maio de 1986, que

instituiu o Programa Nacional de Controle da Poluição por Veículos Automotores, em

caráter nacional, com o objetivo principal de reduzir a emissão de poluentes pelo

escapamento de veículos automotores e de emissões evaporativas. Cabe salientar

que Conama estabelece, previamente, normas e padrões nacionais de controle da

poluição causada por veículos Automotores terrestres antes, aeronaves e

embarcações.

A Resolução nº. 1, de 23/10/87, aprovou o programa nacional de

certificação de conformidade de veículos automotores.

No entanto, percebeu-se ser de igual importância à criação de um programa

nacional que contemplasse as fontes fixas de poluição atmosférica e também devido

à necessidade se estabelecer estratégias para o controle, preservação e

recuperação da qualidade do ar, válidas para todo o território nacional, conforme

previsto na Lei 6.938 de 31.08.81, que instituiu a Política Nacional do Meio

Ambiente.

Tendo em vista que a maioria dos estados não dispunha de padrões locais

de emissão de fontes, observou-se a necessidade da fixação de dispositivos de

caráter normativo e do estabelecimento de ações de monitoramento atmosférico.

Assim, considerando o acelerado crescimento urbano e industrial brasileiro, o

aumento da frota de veículos automotores, o progressivo e decorrente do

aumento da poluição atmosférica, principalmente nas regiões metropolitanas,

seus reflexos negativos para a sociedade, a economia e o meio ambiente, as

perspectivas de continuidade dessas condições e a necessidade de estabelecer

estratégias para controle, preservação e recuperação da qualidade do ar, válidas

para todo o território brasileiro; sendo assim por meio da resolução do Conama de

nº. 05, de 15 de junho de 1989, foi criado o Programa Nacional de Controle de

Qualidade do Ar — PRONAR — com o intuito de promover a orientação e

controle da poluição atmosférica no país, envolvendo estratégias de cunho

normativo, como o estabelecimento de padrões nacionais de qualidade do ar e de

emissão na fonte, a implementação de uma política de prevenção de deterioração

da qualidade do ar, a implementação da rede nacional de monitoramento do ar e

o desenvolvimento de inventários de fontes e poluentes atmosféricos prioritários.

Atuando como um dos instrumentos básicos da gestão ambiental para

proteção da saúde e bem estar das populações e melhoria da qualidade de vida

com o objetivo de permitir o desenvolvimento econômico e social do país de

forma ambientalmente segura, pela limitação dos níveis de emissão de poluentes

por fontes de poluição atmosférica com vistas a:

a) uma melhoria na qualidade do ar;

b) o atendimento aos padrões estabelecidos;

c) o não comprometimento da qualidade do ar em áreas consideradas não

degradadas.

A estratégia básica do PRONAR, conforme disposto na referida resolução,

é de estabelecer limites nacionais para as emissões, por tipologia de fontes e

poluentes prioritários, reservando o uso dos padrões de qualidade do ar como

ação complementar de controle. Para que isso fosse implementado, foram

definidos metas de curto, médio e longo prazo para que se desse prioridade à

alocação de recursos e fossem direcionadas as ações.

Como medidas de curto prazo foram estabelecidas: a definição dos limites

máximos de emissão para fontes poluidoras prioritárias; a definição dos padrões

de qualidade do ar; o enquadramento das áreas na classificação de usos

pretendidos; o apoio à formulação dos Programas Estaduais de Controle de

Poluição do Ar; a capacitação laboratorial e a capacitação de recursos humanos

2.13.1 Pronar (medidas estabelecidas)

2.13.1.1 Limites máximos de emissão

Entende-se por limite máximo de emissão a quantidade de poluentes que

pode ser lançada por fontes poluidoras para a atmosfera. Os limites máximos de

emissão serão diferenciados em função da classificação de usos pretendidos para

diversas áreas e serão mais rígidos para as fontes novas de poluição. Entendesse

por fontes novas de poluição aqueles empreendimentos que não tenham obtido a

licença prévia do órgão licenciador na data da publicação da resolução.

BRAGA et al (2002 ) e www.mct.gov.br/clima/comunic_old/pronar.htm

100

Os limites máximos de emissão são definidos por meio de resoluções

específicas do Conama. (BRAGA et al., 2002 e Conama de nº. 05, de 15 de junho de

1989).

2.13.1.2 Padrões de qualidade do ar

Considerando a necessidade de uma avaliação permanente das ações e

controles estabelecidos no Pronar, é estratégica a adoção de padrões de qualidade

do ar como ação complementar e referencial dos limites máximos de emissão

estabelecidos.

Foram estabelecidos dois tipos de qualidade do ar:

Primários

Constituem os padrões primários de qualidade do ar as concentrações de

poluentes, que ultrapassadas poderão afetar a saúde da população. Esses

padrões podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis concentração

de poluentes atmosféricos e são metas de curto e médio prazo.

Secundários

Constituem os padrões secundários de qualidade do ar as concentrações de

poluentes atmosféricos abaixo das quais se previa o mínimo efeito adverso

sobre o bem-estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e flora,

aos materiais e meio ambiente em geral. Esses padrões podem ser

101

entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes e são metas

de longo prazo.

Esses padrões de qualidade do ar serão definidos por meio de resolução

especifica do Conama. (BRAGA et al., 2002).

2.13.1.3 Enquadramento das áreas do território nacional em classes de uso do ar

Para implementação de uma política de não deterioração significativa da

qualidade do ar, as áreas de todo o território nacional serão enquadradas de acordo

com a seguinte classificação de usos pretendidos:

 Classe I

Áreas de observação, lazer e turismo, tais como parques nacionais e

estaduais, reservas de estações ecológicas, estâncias hidrominerais e

hidrotermais. Nessas áreas deverá ser mantida qualidade do ar em

nível o mais próximo possível do verificado sem a intervenção

antropogênica.

 Classe II

Áreas onde o nível de deterioração da qualidade do ar seja limitado

pelo padrão secundário de qualidade.

 Classe III

Áreas de desenvolvimento onde o nível de deterioração da qualidade

do ar seja limitado pelo padrão primário da qualidade.

102

Por meio de resolução especifica do Conama serão definidas as áreas classe

I e classe III, sendo as demais consideradas classe II.

2.13.1.4 Monitoramento da qualidade do ar

Do considerando a necessidade de conhecer e acompanhar os níveis de

qualidade do ar no país como forma de avaliação das ações de controle

estabelecidas pelo Pronar, é estratégica a criação de uma rede nacional para

monitoramento da qualidade do ar. Por isso deverá ser estabelecida uma rede

básica de monitoramento que permitirá o acompanhamento dos níveis de qualidade

do ar e sua comparação com os respectivos padrões estabelecidos.

2.13.1.5 Gerenciamento do licenciamento de fonte de poluição do ar

Considerando que o crescimento industrial e urbano não devidamente

planejado agrava as questões de poluição do ar, é fundamental estabelecer um

sistema que discipline a ocupação do solo baseado no licenciamento prévio das

fontes de poluição. Esse mecanismo deverá analisar previamente o impacto de

atividades poluidoras, prevenindo uma deterioração descontrolada da qualidade do

ar.

103

2.13.1.6 Inventário nacional de fontes e poluentes do ar

Como forma de subsidiar o Pronar, no que tange à carga e aos locais de

emissão de poluentes, é estratégica a criação de um inventário nacional de fontes e

emissões, que objetive o desenvolvimento de metodologias que permitam o

cadastramento e a estimativa das emissões, bem como devido processamento dos

dados referentes à poluição do ar.

2.13.1.7 Desenvolvimento nacional na área de poluição do ar

A efetiva implantação do Pronar está intimamente relacionada com a

capacidade técnica dos órgãos ambientais e com o desenvolvimento tecnológico na

área de poluição do ar.

Assim é a estratégia do Pronar promover juntou os órgãos ambientais meios

de estruturação de recursos humanos e laboratoriais a fim de desenvolver

programas regionais que viabilizarão o atendimento dos objetivos estabelecidos.

Do mesmo modo, deverá ser promovido pelo Pronar o desenvolvimento

científico e tecnológico em questões relacionadas com a poluição atmosférica que

envolva órgãos ambientais, universidades, setor produtivo e demais instituições

afetas à questão como forma de criar novas evidências científicas, que possam ser

úteis ao programa.

104

2.14 PADRÕES NACIONAIS (LIMITES) DE QUALIDADE DO AR

O primeiro dispositivo legal decorrente do PRONAR foi a resolução do

Conama de nº. 03, de 28 de junho de 1990, que estabeleceu os novos padrões

nacionais de qualidade do ar em substituição aos fixados pela Portaria Minter nº.

231/76. Além de estender o número de parâmetros regulamentados de quatro

para sete (partículas totais, partículas inaláveis, fumaça, dióxido de enxofre,

monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio e ozônio troposférico), foi introduzida

na legislação a figura dos padrões secundários de qualidade do ar, mais

restritivos que os primários, constituindo-se seu atendimento em meta de longo

prazo.

A mesma Resolução estabeleceu também, que “Enquanto cada Estado não

definir as áreas de Classe I, II e III mencionadas no item 2, subitem 2.3, da

Resolução CONAMA nº. 005/89, serão adotados os padrões primários de qualidade

do ar estabelecidos nesta Resolução”, o que é o caso do Rio de Janeiro.

105

Tabela 4 - Padrões Nacionais de Qualidade do Ar - Resolução CONAMA nº. 3, de 28/06/90

Poluente

Tempo de

amostragem

Padrão

Primário µg/m3

Padrão

Secundário

µg/m3

Método de Medição

24 horas* 240 150

1 ano MGA** 80 60

24 horas* 150 100

1ano MAA*** 60 40

24 horas* 150 150

1 ano MAA*** 50 50

24 horas* 365 100

1 ano MAA*** 80 40

1 hora* 40.000 (35 ppm) 40.000 (35 ppm)

8 horas* 10.000 (9 ppm) 10.000 (9 ppm)

Ozônio

1 hora* 160 160 Quimiluminscência

1 hora 320 190

1 ano MAA*** 100 100

* Não deve ser excedido mais de uma vez ao ano

** Média Geométrica Anual

*** Média Aritmética Anual

Pararosalínica

Monóxido de carbono

Infravermelho não-

dispersivo

Dióxido de nitrogênio

Quimiluminscência

Partículas Inaláveis

Separação inercial/

filtração

Dióxido de enxofre

Partículas totais em

suspensão (PTS)

Amostrador de

grandes volumes

Fumaça

Refletância

Fonte: Adaptado de Resolução CONAMA nº. 03, de 28/12/90.

Para os efeitos desta Resolução ficam estabelecidos os seguintes conceitos:

I - Padrões Primários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes que,

ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população.

II - Padrões Secundários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes

abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da população,

assim como o mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao meio ambiente em

geral.

Parágrafo Único - Os padrões de qualidade do ar serão os objetivos a serem

atingidos mediante a estratégia de controle fixada pelos padrões de emissão e

deverão orientar a elaboração de Planos Regionais de Controle de Poluição do Ar.

Outro avanço dessa resolução foi o estabelecimento em nível nacional dos

critérios para elaboração de plano de emergência para episódios agudos de

106

poluição do ar, antes existentes apenas no Estado de São Paulo.

www.mct.gov.br/clima/comunic_old/pronar.htm

Tabela 5 - Critérios para Episódios Agudos de Poluição do Ar

Resolução Conama Nº. 3, de 28/06/90.

Parâmetros

Atenção Alerta Emergência

Partículas totais em suspensão (µg/m3) - 24 h. 375 625 875

Fumaça (µg/m3) - 24 h.

250 420 500

Partículas Inaláveis (µg/m3) - 24 h.

250 420 500

Dióxido de enxofre (µg/m3) - 24 h.

800 1.600 2.100

Monóxido de carbono (ppm) - 8 h. 15 30 40

Ozônio (µg/m3) - 1 h.

400 800 1.000

Dióxido de nitrogênio (µg/m3) - 1 h.

1.130 2.260 3.000

SO2X PTS (µg/m3) x (µg/m3) - 24 h.

65.000 261.000 393.000

Níveis

Fonte: Resolução CONAMA nº. 03, de 28/12/90.

Nível de atenção:

 Descrição dos efeitos sobre a saúde: decréscimo da resistência física e

significativa agravamento dos sintomas em pessoas com enfermidades

cardiorrespiratórias, sintomas gerais da população sadia;

 Precauções: pessoas idosas ou com doenças cardiorrespiratórias devem

reduzir as atividades físicas e permanecer em casa.

107

Nível de alerta:

 Saúde: aparecimento prematuro de certas doenças, além de significativo

agravamento de sintomas. Decréscimo da resistência física em pessoas

saudáveis;

 Precauções: idosos e pessoas com enfermidades devem permanecer em

casa e evitar esforço físico. A população em geral deve evitar atividades

exteriores.

Nível de emergência:

 Saúde: morte prematura de idosos e pessoas doentes. Pessoas saudáveis

podem a acusar sintomas adversos que afetam sua atividade normal;

 Precauções: todas as pessoas da de permanecer em casa, mantendo as

portas e janelas fechadas. Todas as pessoas devem minimizar as atividades

físicas e evitar tráfego.

Tabela 6 - Fatores de Conversão entre Unidades de Medida de Concentração de

Contaminantes no Ar, a Temperatura Padrão de 20º C e Pressão de 1,01325 x

105 Pa.

POLUENTES

1 µg/m3 0,35 ppb 1 ppb 2,860 µg/m3

1 µg/m3 0,532 ppb 1 ppb 1,880 µg/m3

1 µg/m3 0,5 ppb 1 ppb 2,000 µg/m3

FATOR DE CONVERSÃO DE

µg/m3 ==>ppb

FATOR DE CONVERSÃO DE

ppb ==>µg/m3

Fonte: Adaptado de World Health Organization (WHO) Air Quality Guidelines, 2000

108

O parâmetro monóxido de carbono já possui um fator de conversão

apresentado na resolução CONAMA 03/1990.

2.14.1 Índice de qualidade do ar (IQA)

Todos os dias são divulgados pela CETESB os dados de qualidade do ar,

juntamente com a previsão meteorológica da dispersão dos poluentes para as 24

horas seguintes. Para simplificar o processo de divulgação dessa informação, os

técnicos desenvolveram um índice de qualidade do ar. Esse índice é utilizado desde

1981, e foi criado usando como base uma longa experiência desenvolvida no

Canadá e EUA.

Os parâmetros contemplados pela estrutura do índice são:

 Dióxido de enxofre

 Partículas totais em suspensão

 Partículas inaláveis

 Fumaça

 Monóxido de carbono

 Ozônio

 Dióxido de nitrogênio.

Para cada poluente medido é calculado um índice, e a divulgação utiliza o

índice mais elevado, isto é, a qualidade do ar de uma estação é determinada pelo

pior caso.

109

Depois de calculado o valor do índice, o ar recebe uma qualificação, que é

uma espécie de nota, feita conforme a escala a seguir.

(Fonte: www.cetesb.sp.gov.br)

As substâncias poluentes podem ser classificadas segundo a tabela 7 abaixo,

da seguinte forma:

Tabela 7 - Índice de Qualidade do Ar (IQA)

IQA

QUALIDADE

DO AR

Estado

Classificação

Efeitos

PTS média

(24h)

ug/m3

PM10

média (24)

ug/m3

SO2 média

(24h) ug/m3

NO2

média

(1h)

ug/m3

média

(1h)

ug/m3

média

(8h)

ug/m3

Padrão

0-50 Boa -

Seguro à

saúde

0-80 0-50 0-80 0-100 0-80 0-4500

51-100 Regular - Tolerável 81-240 51-150 81-365 101-320 81-160 4501-9000

101-199 Inadequada -

Impróprio ao

bem estar

241-375 151-250 366-800 321-1130 161-200 9001-15000

200-299 Má Atenção 376-625 251-420 801-1600 1131-2260 201-800 15001-30000

300-399 Péssima Alerta 626-875 421-500 1601-2100 2261-3000 801-1000 30001-40000

Maior que

400

Crítica Emergência 876-1000 501-600 2101-2620 3001-3750 1001-1200 40001-50000

Atende ao

padrão

CONAMA

03/90

Nâo atende

ao padrão

CONAMA

03/90

Ofensivo à

Saúde

Fonte: Adaptado de www.cetesb.sp.gov.br e http://www.feema.rj.gov.br/

O IQA é obtido dividindo-se a concentração de um determinado poluente pelo

seu padrão primário de qualidade e multiplicando o resultado dessa divisão por 100,

para que seja o obtido um valor percentual. Esse cálculo é feito para todos os

poluentes monitorados pela Cetesb. (BRAGA et al, 2002)

2.15 PADRÕES NACIONAIS (LIMITES) DE EMISSÕES PARA FONTES FIXAS

Em 06 de dezembro de 1990, foi aprovada a resolução do Conama nº. 08

que estabeleceu o primeiro conjunto de limites máximos de emissão (padrões)

nacionais para processos de combustão externas em novas fontes fixas.

110

Tabela 8 - Padrões de Emissão Atmosférica Estipulados pela Resolução CONAMA

008/1990

Potência térmica

nominal (MW)

Área

Particulados Totais (g/10

Kcal)

MP*

Dióxido de enxofre

(g/10

Kcal) Sox

(como SO2)*

Classe I

120

2000

Classe II e III

350

(óleo combustível)

1.500 (carvão mineral)

5.000

Classe I

- -

Classe II e III

350

(óleo combustível)

1.500

(carvão mineral)

2.000

Fontes fixas com

potência nominal

igual ou inferior a

70 MW

Fontes fixas com

potência nominal

total superior a 70

1) Padrões válidos para áreas a serem atmosfericamente conservadas ( lazer, turismo

estâncias climáticas,hidrominerais e hidrotermais)No caso de áreas a serem atmosfericamente

preservadas não são permitidas quaisquer atividades econômicas que gerem poluição do ar.

2) Não permitidas instalações de empreendimentos deste porte.

Fonte: Adaptado da Resolução CONAMA 008/1990 (www.ibama.com.br)

Nota-se que os padrões nacionais são bem genéricos e não levam em

consideração as características particulares das diferentes regiões brasileiras e as

diferenças entre os diversos tipos de empreendimento. Para o caso do uso de outros

combustíveis que não os listados acima, a resolução concede aos órgãos estaduais

de meio ambiente a competência do estabelecimento de limites máximos de

emissão para partículas totais, dióxido de enxofre e, se for o caso, outros poluentes,

quando do licenciamento ambiental do empreendimento. (MELO et al, 2002)

111

Tabela 9 – Compilação de Legislação Atmosférica Federal

112

Fonte: Relatório GEO BRASIL (2002)

2.16 LEGISLAÇÃO ATMOSFÉRICA RELATIVA À QUALIDADE DO AR NO ESTADO

DO RIO DE JANEIRO

2.16.1 Critérios e padrões de qualidade do ar ambiente

NT. 603. R-4 - Critérios e padrões de qualidade do ar ambiente

Aprovada pela Deliberação CECA nº. 021 de 15 de março de 1978

Publicada no DOERJ de 18 de abril de 1978

113

Conforme o texto da JN-604. R-1 - JUSTIFICATIVA TÉCNICA DA NT-603

Os valores adotados na NT-603 são os mesmos estabelecidos pelo Ministério

do Interior através da Portaria nº. 0231, de 27 de abril de 1976, acrescidos apenas

de padrões para partículas sedimentáveis. (www.Feema.rj.gov.br)

Considerando que a Portaria GM 0231, de 27.04.76. Essa portaria já previu o

estabelecimento, no futuro, de novos padrões de qualidade do ar, quando houvesse

informação científica a respeito, o que foi feito pela resolução Conama nº. 3, de

28/06/90.

O CONAMA 03/90 em seu Art. 7º define que: Enquanto cada Estado não

deferir as áreas de Classe I, II e III mencionadas no item 2, subitem 2.3, da

Resolução/CONAMA nº. 005/89, serão adotados os padrões primários de qualidade

do ar estabelecidos nesta Resolução (CONAMA/03/90). Então o que vale para o Rio

de Janeiro, atualmente, é o Conama 03/90, que substituiu a portaria 231,

supracitada (www.mma.gov.br).

2.16.2 Limites máximos de emissões de poluentes de fontes fixas

O CONAMA 08/90 em seu Art. 4º define que: Cabe aos órgãos Estaduais de

Meio Ambiente propor aos governos de seus respectivos estados o enquadramento

de suas áreas Classe I e III, conforme já previsto na Resolução/CONAMA/nº. 05/89

e Resolução/CONAMA/nº. 03/90. Como o Art. 4º não foi contemplado, então o que

vale para o Rio de Janeiro, atualmente, é o Conama 08/90, para estabelecimento de

114

limites máximos de emissão de poluentes do ar (padrões de emissão) em fontes

fixas de poluição, já supracitado; (www.mma.gov.br).

2.16.3 Padrões de emissão de partículas e de dióxido de enxofre em caldeiras de

monóxido de carbono

NT-557. R-1 - Padrões de emissão de partículas e de dióxido de enxofre para

caldeira de monóxido de carbono de unidade de craqueamento catalítico em

refinaria de petróleo.

Notas:

Aprovada pela Deliberação CECA nº. 1053, de 18 de dezembro de 1986.

Publicada no DOERJ de 04 de fevereiro de 1987.

A Tabela 10 faz um resumo dos padrões de emissões de partículas e de

dióxido de enxofre para caldeira de monóxido de carbono de unidade de

craqueamento catalítico em refinaria de petróleo.

Tabela 10 - Resumo dos padrões de emissões NT-557. R-1

POLUENTES PADRÃO (mg/Nm3)

PARTICULADOS 75

SO2/S03

1800

Fonte: www.feema.rj.gov.br

115

2.17 SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DA QUALIDADE DO AR (SGQA)

O monitoramento da qualidade do ar ambiente, o teste das fontes de emissão,

a avaliação da qualidade do ar, o biomonitoramento e o projeto do sistema de

monitoramento em cadeia são componentes de um sistema de gerenciamento da

qualidade do ar. O objetivo final de um SGQA é a atenuação dos efeitos da poluição

atmosférica. A completa eliminação das fontes de poluição do ar não é uma solução

possível, uma vez que não é consistente com o crescimento e o desenvolvimento

industrial.

A atmosfera atuando como coletor destas emissões, a meta a alcançar será

assegurar que estas emissões sejam compatíveis com a capacidade natural de

diluição da atmosfera e com os processos de remoção, tendo em conta a

sensibilidade dos seres humanos e dos recursos biofísicos expostos.

Os padrões de qualidade do ar ambiente estabelecem limites de

concentração aceitável baseadas na observação ou previsão dos respectivos

efeitos, sendo com este possível determinar um valor máximo aceitável e desejável

de qualidade do ar.

116

EFEITOS DA POLUIÇÃO

DO AR

RECONHECIMENTO DOS

EFEITOS DA POLUIÇÃO

DO AR

PLANEJAMENTO DA

QUALIDADE DO AR

AÇÃO ECONÔMICA E

POLÍTICA

PROCESSOS

METEOROLÓGICOS

MONITORAMENTO

METEOROLÓGICO

PADRÕES DE

QUALIDADE DO AR

QUALIDADE DO AR E DA

PRECIPITAÇÃO

MONITORAMENTO DA

QUALIDADE DO AR E DA

PRECIPITAÇÃO

MODELOS DA

QUALIDADE DO AR

ATIVIDADES DE CONTROLE DA POLIUIÇÃO DO AR

FONTES DE EMISSÃO

INVENTÁRIO DE

EMISSÕES

PADRÕES DE EMISSÕES

Figura 26 - Sistema de Gerenciamento da Qualidade do Ar

Fonte: Adaptado do Relatório Técnico ARPEL (1997).

2.17.1 Objetivos dos sistemas de gerenciamento da qualidade do ar e informação

para a tomada de decisão

O gerenciamento da qualidade do ar, num sentido lato envolve documentação

dos efeitos das emissões para o ar no meio ambiente, estabelece objetivos que

especificam qual o nível de efeito que é aceitável e controla emissões para que se

mantenham dentro dos critérios admissíveis.

117

Os objetivos do gerenciamento do ar incluem, por conseguinte, obtenção de

informação e tomadas de decisão a respeito do seguinte:

 Tipos de emissão e intensidade;

 Transporte, dispersão e transformação química de emissões;

 Níveis de segundo plano e variabilidade natural;

 Efeitos sobre as pessoas e ecossistemas naturais a curto e longo prazo.

Um número razoável de instrumentos está disponível para obtenção da

informação necessária ao gerenciamento do ar, e o monitoramento do ar ambiente é

um deles.

É importante notar que o monitoramento é apenas um instrumento de

informação; o conhecimento do processo industrial fornece as bases para determinar

os fatores de emissão, enquanto o conhecimento dos processos meteorológicos é a

base para moderação da dispersão.

Tabela 11 - Informações Sobre Objetivos e Técnicas para Gerenciamento da Qualidade do

OBJETIVOS TÉCNICAS

Emissões

Monitoramento de emissões de Chaminés

Monitoramento de emissões de Fugitivas

Fatores de Emissão

Níveis de Ambiente

Monitoramento do Ambiente

Modelo de Dispersão

Efeitos

Determinação de exposição

Estudos Fisiológicos

Modelo de Avaliação de Exposição

Transporte

Monitoramento do Ambiente

Modelo de Dispersão

Fonte: Adaptado do Relatório Técnico ARPEL, 1997.

118

O gerenciamento dos recursos do ar que envolve muitas etapas de interação

e atravessa barreiras tanto regionais como internacionais. Estabelecendo objetivos e

utilizando a informação gerada para fins de gerenciamento do ar; vem a ser uma

questão que envolve consulta pública e o uso de muitos instrumentos de informação.

(ARPEL, 1997).

Segundo (MOTA, 2003) um programa de controle da poluição do ar deve ter

como objetivo garantir que os poluentes atmosféricos nas áreas receptoras

mantenham-se em concentrações tais que não afetem a saúde humana, nem

causam danos à flora, à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Para

isso, deve ser controlada emissão dos gases e de material particulado, nas fontes e

aproveitadas as condições de dispersão dos mesmos na atmosfera. O controle da

poluição do ar deve compreender:

 Definição dos padrões de qualidade do ar a serem alcançados;

 Estudo das condições meteorológicas da área: direção e velocidade dos

ventos; temperatura; pressão; estabilidade; radiação; umidade relativa e

precipitação;

 Monitoramento da qualidade do ar. Distribuição da rede de amostragem para

a determinação das concentrações dos diversos poluentes, observando-se as

seguintes recomendações de (DERÌSIO, 1992 apud MOTA, 2003):

o Prioridade para as áreas mais poluídas;

o Prioridade para as áreas mais povoadas;

o Colocar estações dos locais de entrada de ar para a região;

o Coloca a estações em locais planejados para desenvolvimento

futuro, de modo a se poderem acompanhar os efeitos do mesmo;

o Todas as estações devem estar à mesma altura do solo;

o Evitar proximidade de obstáculos, tais como prédios etc.;

o Evitar proximidades de chaminés;

o Colocar estações entre 3 e 6 m de altura.

119

 Órgão de controle da poluição dispõe do de recursos materiais e humanos

para execução de suas atividades;

 Legislação específica, que possibilite aos órgãos de controle da poluição a

execução de ações normativas e punitivas.

As medidas de controle da poluição do ar podem ter caráter preventivo ou

corretivo; no primeiro caso as ações visam evitar que as concentrações dos

poluentes, em determinadas áreas, alcancem valores superiores aos dos padrões de

qualidade do ar. Ex: localização adequada das fontes poluidoras, em relação às

outras áreas; melhoria dos processos de combustão; e redução das emissões de

poluentes.

As medidas corretivas são adotadas objetivando reduzir as concentrações de

determinados poluentes em uma área, e podem constar: remoção das fontes;

instalação de equipamentos de retenção de poluentes, nas fontes; punições legais

(MOTA, 2003).

2.18 FONTES DE EMISSÃO

Fontes de emissões atmosféricas incluem:

 Pontos de emissão são chaminés individuais cujas plumas não são

influenciadas pela existência de edifícios. Emissões típicas industriais incluem

centrais elétricas, fundações, refinarias e usinas de processamento de gás.

Como as fontes individuais podem resultar em emissões consideráveis,

alguns tipos de tecnologias de controle de emissão são freqüentemente

120

implementados. O tipo de controle está muitas vezes dependente da

instalação e/ou do processo.

 A área de emissão: são fontes de nível baixo e forte ao nível do chão que são

muito numerosos para serem avaliadas na base individual. Áreas de emissão

incluindo aquecedores, motores de viaturas e áreas de retenção de

desperdícios.

 Fonte de emissão linear: incluem fontes simples ou múltiplas que tem uma

distribuição linear como as estradas e os leitos das ruas. Linhas de emissão

industriais podem incluir passadeiras rolantes ou trilhos (ex. emissões de pó

fugitivas).

 Fontes naturais: em adição as fontes criadas pelo homem, podem ser

consideráveis e incluem emissões de pó transportadas pelo vento, a atividade

de bactérias anaeróbicas e fogos em florestas. Outras fontes naturais incluem

a intrusão estratosférica natural do ozônio e erupções vulcânicas.

Identificação, caracterização e quantificação das fontes de poluição são

atividades fundamentais em qualquer sistema de gerenciamento da poluição do ar.

O inventário de emissões deve conter informações acerca das fontes como o tipo,

dimensões, da grandeza e a variação de tempo numa área geográfica bem definida.

Este inventário deve ser mantido atualizado e a informação deve ser consistente

com os requisitos dos modelos de dispersão e dos departamentos reguladores.

(ARPEL, 1997).

2.19 PROCESSOS ATMOSFÉRICOS

Depois das emissões serem descarregadas para atmosfera, fatores

meteorológicos afetam o transporte, dispersão, transformação e deposição das

plumas:

121

 As correntes de ar controlam o transporte dos contaminantes. A direção é

determinada pelo vento, que por sua vez é influenciado pelos sistemas

atmosféricos prevalecentes, topografia local e efeitos das brisas. A direção do

vento muda tipicamente com altura acima da superfície. A velocidade do

vento é controlada por escalas térmicas e de pressão;

 A dispersão atmosférica resulta da turbulência mecânica e termal que dilui a

pluma à medida que se move. Condições de mistura limitada podem resultar

em altas concentrações ambientais;

 Transformações químicas envolvem reações de compostos para formarem

novos compostos, mas também conversões de gás em partículas. Processos

de transformação conduzem à formação de contaminantes secundários.

 Deposição é a remoção de contaminantes atmosféricos da atmosfera em

superfícies e inclui deposição úmida e seca. Para a deposição seca uma

remoção eficiente depende da natureza do contaminante e da superfície e

onde está depositado e pode mudar diariamente, com as estações do ano ou

para além de um razoável período de tempo.

Processos atmosféricos são muitas vezes descritos por cálculos matemáticos

e representados na forma de modelos de simulação de dispersão a o transporte.

Elementos para modelos incluem fatores meteorológicos de um banco de dados

como é normalmente coletado um inventário de emissões pelos Serviços de

Meteorologia Nacional. Todavia, numa escala local, tais dados sofrem de suficiente

resolução e por esta razão o monitoramento de parâmetros meteorológicos é

realizado no local. (ARPEL, 1997).

2.20 MONITORAMENTO DA POLUIÇÃO DO AR

122

Para o monitoramento da poluição do ar duas importantes atividades deverão

ser consideradas: o monitoramento do ar ambiente e o monitoramento da origem

das emissões dos contaminantes. O monitoramento meteorológico fornece dados

para a modelação de dispersão, usada para descrever o transporte de emissões

desde as fontes aos pontos de recepção.

Tendo em consideração a importância da meteorologia na dispersão dos

contaminados do ar, o monitoramento da poluição atmosférica deve ser feito em

conjunto com a medição das condições meteorológicas.

2.20.1 Técnicas e processos de monitoramento

2.20.1.1 Monitoramento do ar ambiente

Definido como qualquer sistema de medição para concentrações de ar

usando métodos consistentes com os referidos objetivos do monitoramento. As

medições são obtidas no meio ambiente. As amostras são normalmente de segundo

plano ou de ar poluído existe um conjunto de técnicas que podem ser usadas. O

monitoramento do meio ambiente é aplicado também ao monitoramento dos efeitos

na vegetação, em animais, água ou solos afetados pela poluição. Para que o

método de monitoramento de qualidade do ar seja aplicado no meio ambiente, seja

aos processos de monitoramento das fontes incluem:

 Monitoramento contínuo: uma estação de monitoramento de qualidade do ar

ambiente equipada com analisadores para medir um ou mais contaminantes

as observações são normalmente conservadas em registros de dados,

computadores pessoais e/ou gráficos;

123

 Amostra complementar: envolve extração de um conhecido volume de ar

através de um agente (filtro ou adsorvente) por um determinado período de

tempo ex: 24 h. Em seguida, o agente é analisado num laboratório;

 A mostra de arrebatamento: envolve a coleta de amostra no recipiente ex:

saco Tedlar ou recipiente de aço inoxidável. Em seguida, a amostra de ar é

analisada por um instrumento apropriado ex: um cromatrógrafo a gás, com

um detector para a determinação de compostos orgânicos transportados pelo

ar;

 Amostra passiva: funciona como uma mostra complementar ativa, exceto que

um declive de concentração entre o ar ambiente e um adsorvente fornece a

força de condução para a coleta do contaminante transportado pelo ar em vez

de uma bomba extração de amostras. Os tempos de exposição podem variar

de ex de que a períodos de tempo de 8 h até um mês ex: placas de

sulfatação, amostras de difusão passiva;

 Técnicas para a sensibilidade remota: elas se baseiam em espectros de

absorção e podem ser relacionadas a uma pluma individual ou a

concentrações espalhadas por uma grande distância.

2.20.1.2 Monitoramento das fontes de emissão

As concentrações de poluição são medidas na saída das fontes de emissão,

antes do ar poluído influenciar o meio ambiente;

124

Os métodos de monitoramento para as fontes de emissões podem ser

classificados em três tipos baseados na locação onde as amostras e análises são

obtidas:

 Extrativo: envolve a remoção de uma mostra da corrente de gás e a condução

desta a um instrumento mantido fora da corrente de gás sendo observado e

controlado;

 In situ: é normalmente feito no tubo que transporta as correntes de gás a

chaminé ou na chaminé entre a base e o topo; são técnicas eletro-ópticas que

utilizam um caminho óptico desde a largura total ou a uma pequena fração da

largura da chaminé;

 Contínuo (remoto): envolve uma resposta ótica que é medida na atmosfera ou

numa pluma a um ponto distante do instrumento de medida.

OBS 1: As técnicas de monitoramento remoto são para a maioria dos casos

extensões das técnicas in situ. Envolvem também, primariamente, métodos

analíticos eletro-ópticos. Na sensibilidade remota os instrumentos estão fisicamente

distantes e separados da chaminé da qual as emissões são medidas. No

monitoramento remoto, como o monitoramento in situ, o transporte e o tratamento da

amostra são evitados.

OBS 2: Um monitoramento das fontes de emissões difere do monitoramento da

qualidade do ar ambiente em algum os importantes aspectos, a sensibilidade dos

analisadores não é geralmente um fator crítico no monitoramento de emissões, por

causa das concentrações relativamente elevadas das fontes de emissão; todavia a

capacidade discriminatória do analisador é muito mais importante é o caso da

necessidade de identificar e quantificar um contaminantes na presença de vários

outros a níveis de elevada concentração. (ARPEL, 1997).

125

2.20.1.3 Monitoramento meteorológico

A meteorologia pode influenciar o transporte, dispersão, transformação e

deposição de contaminantes emitidos de diferentes espécies de fonte, e assim afetar

as concentrações do meio ambiente desses contaminantes. O monitoramento

meteorológico fornece a ligação entre os parâmetros medidos das emissões e as

concentrações do meio ambiente, e é um aspecto essencial do monitoramento da

poluição do ar.

O monitoramento meteorológico pode ser empreendido para:

 Ajudar a interpretar as observações da qualidade do ar através de uma

correlação de que casos da qualidade do ar com parâmetros meteorológicos

selecionados para determinar regiões de potenciais fontes e condições

associadas do tempo. Por exemplo, correlação de casos como a direção do

vento que pode ajudar a identificar a direção de possíveis contribuintes,

enquanto as correlações de casos com a velocidade do vento e outras

condições do tempo podem ajudar a identificar se as fontes estão à superfície

do solo ou elevadas.

 Fornecer informação adicional para ajudar a avaliar a deposição seca;

 Fornecer parâmetros meteorológicos que possam ser usados na condução de

modelos de dispersão. Estes modelos podem ser usados para a

determinação das concentrações ambiente de áreas onde o monitoramento

não é efetuado;

 A fornecer informação sobre as condições do tempo que possam ajudar na

interpretação dos resultados do receptor. A qualidade do ar é só um

parâmetro para o qual os receptores (por ex. a vegetação) podem responder.

126

Os receptores podem também responder as condições do tempo como

temperatura e umidade e radiação solar.

A qualidade do ar é dinâmica e complexa e exibe uma vasta variação

temporal e espacial. As variações são provocadas por:

 Mudanças na taxa de material emitido pelas fontes;

 Mudanças nas condições meteorológicas e topográficas que contribuem para

a diluição e dispersão do material, influência da taxa de reações químicas na

atmosfera e controle da remoção dos vários contaminantes.

O monitoramento por instrumentação pode ser feito manual ou

automaticamente. Amostras podem ser obtidas com dispositivos que

automaticamente tiram uma ou muitas amostras de ar com a velocidade

determinada e em intervalos especificados como se fossem obtidas manualmente.

Métodos de monitoramento contínuo nos quais amostras e análises são

normalmente conduzidas usando equipamento automatizado; podem ser usados

métodos contínuos nos quais as medições são feitas instantaneamente ou em curtos

períodos de tempo para se obter uma tabela padrão contínua da concentração do

contaminantes no ar.. (ARPEL, 1997).

2.21 AVALIAÇÃO DO IMPACTO NO MEIO AMBIENTE ATMOSFÉRICO DE UMA

PROPOSTA DE UM NOVO PROJETO.

127

Segundo Canter (1996) uma introdução conceitual para um estudo de impacto

de um projeto novo focado no meio ambiente atmosférico deve seguir os seguintes

passos:

 Identificação dos tipos e quantidades de poluentes atmosféricos e seus

impactos;

 Descrição das condições existentes de qualidade do ar;

 Análise das diretrizes e padrões de qualidade do ar vigentes relativos a

atividade do projeto;

 Prever os impactos na qualidade do ar, utilizando como ferramentas balanço

de massa, modelagem matemática da dispersão e outras considerações;

 Avaliação dos impactos significantes, relatando as mudanças na qualidade do

ar previstas e seus efeitos;

 Identificação e incorporação de medidas mitigadoras, muitas vezes

antecipando mudanças no projeto.

2.22 PETRÓLEO

O petróleo bruto é uma complexa mistura hidrocarbonetos que apresenta

contaminações variadas de enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais. A composição

exata dessa mistura daria significativamente em função de seu reservatório de

origem. No seu estado bruto, o petróleo tem pouquíssimas aplicações servindo

quase que somente como o óleo combustível. Para que o potencial energético do

petróleo seja aproveitado ao máximo, ele deve ser submetido a uma série de

processos, a fim de se desdobrar em seus diversos derivados.

128

O refino do petróleo consiste na série de beneficiamentos pelos quais passa o

mineral bruto para obtenção desses derivados, estes sim, produtos de grande

interesse comercial. Esses beneficiamentos englobam etapas físicas, e químicas de

separação, que originam as grandes frações de destilação. Estas frações são então

processadas através de uma outra série de etapas de separação e conversão que

fornecem os derivados finais do petróleo. (MARIANO, 2005)

2.23 OBJETIVOS DO REFINO

De um modo geral, uma refinaria, com ser planejada e construída, pode se

destinar a dois objetivos básicos:

 Produção de produtos energéticos (combustíveis e gases em geral) maior

parte dos casos, pois a demanda por combustíveis é maior;

 Produção de produtos não-energéticos (parafinas, lubrificantes, etc) e

petroquímicos. Grupo minoritário, onde o principal objetivo é a maximização

da produção de frações básicas de lubrificantes, parafinas e matérias primas

para indústria petroquímica.

2.23.1 Processos de refino

129

Processos de separação têm por finalidade desmembrar o petróleo em suas

frações mais básicas, o processar uma fração que tenha sido anteriormente gerada,

para que dela se ri mova um grupo específico de compostos; são sempre de

natureza física, a modificação de temperatura e/ou pressão ou o uso de diferentes

solventes e efetuam a separação deseja.

Principais processos de separação:

 Dessalinização;

 Destilação Atmosférica;

 Destilação a Vapor;

 Desasfaltação a Propano;

 Desaromatização a Furfural; a dor e que o

 Desparafinação;

 Desoleificação.

Principais Processos de Conversão:

 Craqueamento Térmico

 Visco-Redução

 Coqueamento

 Craqueamento Catalítico

 Hidrocraqueamento Catalítico

 Hidrotratamento/Hidroprocessamento

 Alquilação

 Isomerização

 Polimerização

(MARIANO, 2005)

130

3 METODOLOGIA

A refinaria contratou um estudo para realização de um inventário atualizado

das fontes emissoras de poluentes atmosféricos e dimensionamento de uma rede de

otimizada de monitoramento da qualidade do ar da sua região de influência.

O projeto adotado para o dimensionamento da rede otimizada em questão

demandou a realização de um criterioso inventário das fontes emissoras de

poluentes atmosféricos pertencentes à Refinaria. No inventário de emissões

atmosféricas foram considerados os seguintes poluentes: Material Particulado (MP);

Dióxido de Enxofre (SO

); Óxidos de Nitrogênio (NOx); Monóxido de Carbono (CO);

Compostos Orgânicos Totais (TOC) e Compostos Orgânicos Voláteis (VOC).

Para a determinação das taxas de emissão de poluentes no inventário de

fontes, foi utilizada metodologia recomendada pelo EIIP (Emission Inventory

Improvement Program), incluindo o controle de qualidade dos dados pelo sistema

DARS (Data Attribute Rating System), que possibilita dar uma nota a cada dado

obtido e ao inventário como um todo.

As informações de micrometeorologia disponíveis foram obtidas na estação

meteorológica localizada em um Aeroporto, localizado a quatro kilômetros de

distância da Refinaria, no período de 01/01/1998 a 31/12/2000, foram compiladas e

agrupadas em cenários meteorológicos horários mensais característicos da região

de estudo, possibilitando uma adequada aplicação do modelo de dispersão de

poluentes na atmosfera, utilizado no algoritmo de otimização da rede de

monitoramento.

131

O modelo matemático de dispersão de poluentes utilizado no estudo (Atmos

Sia 3.3.), foi desenvolvido a partir do algoritmo básico do ISC3 ( Indurtrial Souce

Complex 3) de USEPA United States Environmental Protection Agency, com

modificações e complementações. O modelo aplicado está baseado na equação da

Pluma Gaussiana, com os direitos pertencentes à contratada e licenciado para

instalação e utilização no interior da refinaria, foi alimentado com as informações das

fontes emissoras de poluentes atmosféricos da Refinaria e com informações

meteorológicas geradas como médias horárias.

O Atmos, conforme define o site da empresa citada, é uma ferramenta

completa para a gestão do monitoramento ambiental de quaisquer variáveis, em

uma empresa ou organização. Tratando-se de uma plataforma especializada que

permite o registro fácil, seguro e organizado de longas séries de dados gerados nas

medições das variáveis de interesse, tais como produção, consumo de matérias

primas e insumos, qualidade do ar, água e solo, emissões atmosféricas, efluentes

líquidos, meteorologia, fauna, flora, ruído, vibração, e o que mais for de interesse

monitorar.

Para avaliação da influência da Refinaria na qualidade do ar da região, foram

utilizadas as informações meteorológicas médias horárias diretamente no modelo

estatístico do Atmos, sem nenhum pré-tratamento.

Os resultados dos cálculos das concentrações de cada poluente estudado no

ar da região em questão são apresentados na forma de uma malha de concentração

sobre imagem de satélite (cenários de qualidade do ar), propiciando uma fácil

verificação dos impactos provocados pelas emissões de poluentes da Refinaria, para

a região de estudo, bem como as áreas mais freqüentemente impactadas.

132

Finalmente, utilizando-se toda base de informações obtidas nas etapas

anteriores, foi realizado o dimensionamento de uma rede otimizada de

monitoramento da qualidade do ar, constituída de estações de medição

estrategicamente localizadas e equipadas com monitores automáticos de Partículas

Inaláveis (PI), Dióxido de Enxofre (SO

), Óxidos de Nitrogênio (NOx), Monóxido de

Carbono (CO), Compostos Orgânicos Totais (TOC), Hidrocarbonetos Não-Metano

(HCnM), Metano (CH4) e Ozônio (O3). As estações de medição automatizadas

foram dotadas de equipamentos para telemetria de dados até Centros Supervisórios

(CS) instalados na Refinaria e no órgão ambiental estadual.

A partir destes dados, para esta tese, foram feitas análises comparativas

sazonais dos dados dos monitores de Dióxido de Enxofre (SO

), com dados

meteorológicos, analisando-se correlações dos respectivos dados, no intuito de

identificar a influência dos aspectos meteorológicos na qualidade do ar da região do

entorno (SANTOLIM, 2002).

3.1 DESCRIÇÃO DA ÁREA A SER MONITORADA

Para efeito de análise da modelagem da influência da Refinaria na qualidade

do ar e projeto da rede de monitoramento da qualidade do ar de sua região de

influência direta, foi demarcada uma área de trabalho de 960 km2, tendo ao centro a

Refinaria. Esta área foi denominada Refinaria–REDE AR no Atmos, e foi definida

como um retângulo de dimensões 30 km x 32 km, subdividido em células quadradas

de 500 m de lado, perfazendo um total de 3840 células.

133

A Figura 27 apresenta a área de trabalho utilizada neste estudo devidamente

particionada, conforme a descrição.

A região denominada Refinaria–REDE AR, no estudo, serviu de base para a

geração dos cenários de qualidade do ar, para o dimensionamento da rede de

monitoramento da qualidade do ar e análise de influência das fontes emissoras

pertencentes à Refinaria. (SANTOLIM, 2002).

Figura 27 – Área de Trabalho e Malha de Partições Utilizadas no Estudo – Refinaria – REDE

Fonte: SANTOLIM, 2002.

134

3.2 PREMISSAS INICIAIS

O estudo contratado foi iniciado a partir de um inventário detalhado das fontes

emissoras de poluentes atmosféricos existentes na área interna da Refinaria, que foi

realizado dentro dos padrões aceitos internacionalmente, com dados de qualidade

fornecidos pela refinaria, que serviram de base para o estudo de implementação da

rede automática otimizada de monitoramento da qualidade do ar.

O dimensionamento otimizado da rede automática de monitoramento da

qualidade do ar e da micrometeorologia foi capaz de cobrir a área de influência

direta da Refinaria;

O software de gestão da qualidade do ar integrado a variáveis meteorológicas

e do processo produtivo, denominado Atmos atendeu às necessidades de cálculos e

modelagens demandadas pelo estudo.

As áreas determinadas no estudo da modelamento matemático de qualidade

do ar são efetivamente as áreas mais rotineiramente impactadas; pelas

contribuições médias das emissões da Refinaria na qualidade do ar da região.

Foram recolhidos e analisados os dados, para esta tese, de médias horárias

das estações de qualidade do ar e meteorológica do período de 01/07/2004 às 00:00

h até 31/12/2005 às 23:59 h.

3.3 DESCRIÇÃO DAS ETAPAS DO TRABALHO

Em resumo, são listadas a seguir as principais etapas desenvolvidas para a

realização do dimensionamento, implantação da rede otimizada de monitoramento

135

da qualidade do ar e avaliação dos resultados para identificar os impactos das

emissões da refinaria na qualidade do ar da região do entorno.

 Reconhecimento da área de estudo, demarcação da mesma, e

caracterização geográfica;

 Levantamento de informações históricas de meteorologia disponíveis nas

proximidades da Refinaria. Análise dos dados obtidos, seguido de

migração e compilação dos mesmos para o banco de dados do software

Atmos Sia 3.3.;

 Levantamento e caracterização das fontes emissoras de poluentes

atmosféricos pertencentes à Refinaria;

 Geração de cenários horários de qualidade do ar abrangendo toda a

região de estudo, através de modelagem matemática da dispersão de

poluentes;

 Análise dos impactos na qualidade do ar da região de estudo, por meio da

observação dos cenários modelados, com determinação das áreas mais

impactadas;

 Visita de campo à área de trabalho para levantamento de locais

candidatos a sediar estações de monitoramento;

 Dimensionamento final da rede otimizada de monitoramento da qualidade

do ar da região,

 Instalação e utilização do software Atmos para a gestão de informações

geradas pela rede e auxílio à gestão atmosférica.

 Implantação de Rede de monitoramento de qualidade do ar, com a compra

de containeres e analisadores e toda infra-estrutura necessária para coleta

e envio de dados.

 Avaliação dos dados meteorológicos e de qualidade do ar relativos a SO

e correlação das sazonalidades destes dados utilizando as ferramentas de

análises estatísticas do Atmos Sia 3.3..

136

3.4 INVENTÁRIO DE EMISSÕES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS

A quantificação e qualificação das emissões de poluentes nas fontes

inventariadas se constituíram em subsídio fundamental para alimentação do modelo

matemático de dispersão, empregados para a determinação do impacto das fontes

emissoras de poluentes atmosféricos na qualidade do ar da região de estudo.

A metodologia do EIIP prevê a condução de um inventário de emissões de

acordo com a seguinte ordem de prioridade na busca de informações para cada

fonte:

 Medição direta contínua disponível;

 Medição direta específica ou esporádica disponível;

 Balanço de material;

 Fator de emissão;

 Análise de combustível e estequiometria;

 Modelo de emissão;

 Auditoria e inspeção;

 Julgamento de engenharia.

A aplicabilidade de cada método deve ser verificada para cada fonte ou

conjunto de fontes, considerando-se pelo menos:

Disponibilidade de dados com qualidade necessária à realização do inventário;

Praticidade de método para a categoria de fonte inventariada;

Objetivo do inventário;

137

 Prioridade da fonte em relação às demais (as fontes mais significativas

devem exigir maior exatidão que as de pequeno potencial poluidor);

 Tempo disponível para a realização do inventário;

 Recursos disponíveis para a execução do trabalho.

No inventário realizado, dado ao baixo grau de monitoramento das fontes

emissoras existentes, e conseqüentemente, da baixa disponibilidade de dados de

medição direta, a grande maioria das emissões foi obtida com base em fatores de

emissão da EPA, modelos de emissão da EPA e balanços de massa.

O software Atmos Sia 3.3. traz consigo alguns dos fatores e modelos de

emissão utilizados neste estudo, incorporando uma ferramenta que integra as

informações de características físicas e operacionais de cada fonte com as

condições meteorológicas às quais a mesma fonte está submetida. (SANTOLIM,

2002).

3.5 FONTES EMISSORAS DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS DA REFINARIA

Uma Refinaria de grande porte possui uma grande variedade de tipos de

fontes emissoras de poluentes atmosféricos, incluindo fontes pontuais (chaminés de

fontes de combustão, chaminés de exaustão de gases de processo) e fontes difusas

(como tanques de estocagem de líquidos orgânicos, vazamentos em válvulas, selos

e outros componentes, flares, tratamento de efluentes, etc.).

As fontes pontuais em geral possuem um comportamento mais regular, com

suas características de emissão bem determinadas.

As fontes difusas possuem uma natureza de comportamento de emissões

mais dinâmica, estando muito sujeitas às variações operacionais e meteorológicas.

138

As fontes emissoras difusas foram caracterizadas com base em fatores e

modelos recomendados pela USEPA, cálculo estequiométrico, balanços de massa

ou ainda com base em analogia em plantas similares.

As Figuras 28 e 29 apresentam graficamente a disposição das fontes

emissoras de poluentes atmosféricos internas à Refinaria.

Para efeito de diferenciação quanto à forma de emissão, as fontes

inventariadas foram divididas em 3 grupos:

 Fontes pontuais (ex: chaminés de caldeiras);

 Fontes difusas do tipo área (ex: vazamentos em válvulas, selos, e outros

componentes);

 Fontes difusas do tipo volume (ex: tanques de estocagem).

Deve-se ressaltar que os valores de emissão de poluentes das fontes difusas

(tipo área e volume) variam dinamicamente em função das condições

meteorológicas, além da variação inerente ao processo produtivo. Para outras fontes

ainda, a emissão está relacionada mais diretamente ao processo produtivo, sendo

então a taxa de emissão atrelada à produção.

139

Fonte pontual Fonte difusa tipo área Fonte difusa tipo

volume

Figura 28 - Fontes Emissoras de Poluentes Atmosféricos da Refinaria - Área Interna

Fonte: SANTOLIM, 2002

140

Fonte pontual Fonte difusa tipo área Fonte difusa tipo volume

Figura 29 - Fontes Emissoras de Poluentes Atmosféricos da Refinaria – REDE AR

Fonte: SANTOLIM, 2002

141

3.6 MODELO ESTATÍSTICO PARA O MODELAMENTO NO ATMOS

O modelo estatístico é uma ferramenta avançada para modelamento de cenários

de qualidade do ar de curtos e longos períodos, simultaneamente, tomando como base

informações meteorológicas brutas de curto período (médias horárias brutas).

Resumidamente, são extraídos do universo de informações dos cenários

modelados de qualidade do ar os seguintes resultados, para cada célula da malha da

região de estudo:

 Média aritmética do período;

 Média geométrica do período;

 Desvio padrão aritmético;

 Percentual de tempo de influência (tempo sob o qual a célula esteve sob

influência de pelo menos uma fonte emissora);

 1ª a 10ª máximas médias para as referências temporais requeridas (podem ser

geradas médias de 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, sete dias e 1

ano);

 Cenário que contém a máxima concentração entre as máximas de cada célula

para cada uma das médias acima.

As informações de direção do vento são consideradas com resolução de um

grau.

Esse modelo foi gerado para a modelagem de quantidades significativas de

dados meteorológicos, como períodos de um ou mais anos. Quanto maior o período de

dados mais representativo e confiável será o resultado.

142

Contudo, faz-se necessária uma criteriosa validação dos dados meteorológicos

de base, uma vez que estes são utilizados pelo modelo sem nenhum pré-tratamento.

Os modelos matemáticos de dispersão utilizados no Atmos são baseados no ISC

(Industrial Source Complex) recomendado pela USEPA (United States Environmental

Protection Agency).

Diferente da técnica adotada pelo ISC, no Atmos as médias de 8h e 24h, por

exemplo, são obtidas como médias móveis que percorrem todo o período modelado,

hora a hora, obtendo-se então as respectivas médias reais para o período considerado.

No ISC, as médias são geradas como médias simples.

(SANTOLIM, 2002).

3.7 ANÁLISE DA MICROMETEOROLOGIA DA REGIÃO

A atmosfera é o meio propagador dos poluentes emitidos e os movimentos

atmosféricos exercem um papel determinante na freqüência, duração e concentração

dos poluentes, a que estão expostos os possíveis receptores.

A avaliação de impactos de emissões atmosféricas sobre a qualidade do ar do

seu entorno exige um razoável conhecimento das condições meteorológicas de micro e

mesoescala, que ocorrem na área de influência direta da empresa.

As variáveis mais importantes e determinantes das condições de estabilidade da

atmosfera e conseqüentes dispersões de poluentes emitidos, são a direção e

velocidade do vento, o desvio padrão de direção do vento (σθ), o gradiente vertical de

143

temperatura e a altura da camada limite de inversão térmica da atmosfera, a radiação

solar, a nebulosidade, a precipitação pluviométrica e a pressão atmosférica.

No Brasil, há uma carência generalizada de séries históricas de medições de

fenômenos meteorológicos, tomadas nas condições observacionais e freqüências

necessárias à aplicação de modelos matemáticos de dispersão de poluentes.

No presente estudo, que foi encomendado pela refinaria, foi possível obter um

volume de informações médias horárias de direção e velocidade do vento, Temperatura

do ar, precipitação pluviométrica, classe de estabilidade atmosférica e altura da camada

limite, tomados no período de 01/01/1998 a 31/12/2000 obtida no Aeroporto próximo 4

km, evitando assim a utilização de informações, de curto período, coletadas em

momentos atípicos, que poderiam tornar pouco significativos os resultados modelados.

Tais informações foram então migradas para o banco de dados do Atmos, que serviu

como base para a execução deste estudo. E, também, foram compiladas no formato de

médias horárias, 24 horas por dia.

O cenário médio anual de velocidade e direção do vento pode ser resumido em

uma representação gráfica denominada de Rosa dos Ventos. Foi gerada a rosa dos

ventos para o período 01/01/1998 a 31/12/2000 (longo período), cujo resultado é

apresentado na Figura 30.

144

Figura 30 - Rosa dos Ventos de Longo Período Característica da Região de Estudo

Fonte: SANTOLIM, 2002.

Utilizando-se das informações horárias disponíveis, procedeu-se ao estudo das

condições de direção e velocidade do vento para a determinação de cenários

meteorológicos característicos da região, ou seja, o agrupamento de condições

semelhantes que ocorrem com determinada freqüência em certas horas do dia e meses

do ano. Agrupando-se os cenários típicos em cada um dos 12 meses do ano, foram

obtidos 288 cenários meteorológicos horários mensais típicos, que serviram de base

para o estudo de dispersão de poluentes atmosféricos.

(SANTOLIM, 2002).

145

3.8 ESTRATIFICAÇÃO DO RELEVO

A altitude de cada célula da malha de modelamento foi caracterizada com base

no relevo médio do local onde a mesma está situada. Os dados de relevo foram obtidos

através das cartas topográficas da Região de Estudo, em escala 1:50.000 e produzidas

pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e Serviço Geográfico do

Exército.

Figura 31 - Relevo Discretizado da Área de Estudo - Área da Rede

Fonte: SANTOLIM, 2002.

REFINARIA

146

3.9 DIMENSIONAMENTO DA REDE OTIMIZADA PARA MONITORAMENTO DA

QUALIDADE DO AR DA REGIÃO DE INFLUÊNCIA DA REFINARIA.

O monitoramento do grau de exposição de uma população à poluição

atmosférica deve ser realizado através de uma rede de medição projetada para tal fim.

Técnicas matematicamente rigorosas, freqüentemente utilizadas na definição de redes

de monitoramento, não possibilitam incorporar variáveis subjetivas nos projetos.

O método a ser utilizado no projeto da rede de monitoramento atmosférico da

refinaria, utiliza um modelo matemático ajustado à região de estudo para a geração de

cenários representativos de qualidade do ar, a partir do inventário de fontes emissoras

de poluentes atmosféricos, de cenários meteorológicos característicos e das

características geofísicas da região estudada. No projeto da rede foram simulados

cenários de concentrações médias horárias de cada poluente de interesse e 1728

cenários (24 horas x 12 meses x 6 poluentes).

Ressalta-se que o algoritmo de otimização da rede de monitoramento da

Refinaria utilizou os cenários de qualidade do ar modelados com o modelo de longo

período do Atmos 3.3.32, isto é, foram utilizados os cenários gerados a partir dos dados

meteorológicos compilados estatisticamente por agrupamento de freqüência de

ocorrência para uma rosa dos ventos de 16 direções.

Os cenários para análise da qualidade do ar utilizados na análise de influência da

Refinaria na qualidade do ar foram gerados através da utilização do modelo estatístico

do Atmos.

147

No método utilizado as estações candidatas a integrar a rede de monitoramento

redundantes ou pouco eficientes, são identificadas e eliminadas, de maneira a restar

um número mínimo de monitores capazes de promover a cobertura espacial desejada

para a área a ser monitorada.

Figura 32 – Cenário Modelado que Contém o Máximo Acréscimo Médio de 24 Horas nas

Concentrações de Dióxido de Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria

Fonte: SANTOLIM, 2002.

148

Figura 33 – Cenário Modelado que Contêm as Médias Anuais nas Concentrações de Dióxido de

Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria

Fonte: SANTOLIM, 2002.

149

Figura 34 – Cenário Modelado que Contém as 1ª Máximas Médias de 24 horas nas

Concentrações de Dióxido de Enxofre Considerando as Emissões da Refinaria

Fonte: SANTOLIM, 2002

As fases do estudo seguidas para o dimensionamento da rede otimizada de

monitoramento da qualidade do ar são as seguintes:

1a - Levantamento de características de lançamento por fontes fixas e móveis dos

contaminantes do ar objeto de estudo;

2a - Levantamento de condições meteorológicas locais;

150

3a - Modelagem de cenários de qualidade do ar, representando a influência espaço

temporal da empresa na área estudada;

4a - Levantamento de locais candidatos a sediarem estações da rede;

5a - Aplicação de algoritmos para otimização da rede;

6a - Elaboração de especificações técnicas dos equipamentos de medição da rede.

3.10 O PROJETO DA REDE DE MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO AR

Estudos sobre a localização de estações de medição da qualidade do ar em

áreas urbanas têm sido amplamente abordados na literatura, sobretudo no que diz

respeito à localização otimizada desses monitores.

Algumas dessas metodologias são aplicáveis a regiões onde já existe uma rede

de monitoramento suficientemente densa operando há vários anos, cujos monitores

foram instalados aleatoriamente em locais onde se supunha a ocorrência de altos

índices de poluição.

O método proposto utiliza-se do modelo de dispersão, para gerar cenários

representativos da qualidade do ar na região proposta, os quais podem ou não ser

combinados com cenários populacionais existentes, para a obtenção de padrões típicos

de níveis de exposição da população da área, gerando-se Figuras de Mérito, ou seja,

um ordenamento de locais prioritários ou estratégicos para medição.

Este procedimento determina o número mínimo de locais necessários para a

geração de uma cobertura espacial desejada.

Santolim (2002)

151

Outro grau de liberdade na seleção das localizações é a possibilidade de se

escolher estações em função do tamanho das áreas que elas representam. Se a área

de abrangência é pequena, pode não ser conveniente manter-se uma estação de

medição em operação nesse local.

Uma vez selecionadas as estações com base nos critérios mencionados, torna-

se necessário analisar a cobertura total proporcionada pelas mesmas. Novos ajustes

podem ser efetuados, eliminando-se estações redundantes ou acrescentando-se novas

estações, se necessário.

Foge ao escopo deste trabalho pormenorizar as teorias de escolha da

localização das estações de qualidade do ar, entendemos ter sido o método proposto

bastante adequado, sabendo-se que o estudo contratado foi apresentado ao órgão

ambiental estadual, que não fez observações relevantes.

Trabalhando-se com os cenários de qualidade do ar modelados de longo período

e utilizando-se da base de informações obtidas nas etapas citadas, procedeu-se ao

dimensionamento de uma rede de monitoramento da qualidade do ar, sendo constituída

de 05 estações automáticas, capazes de cobrir com eficiência de 60% a região urbana

sob influência significativa das emissões da refinaria. Vale ressaltar que o grau de

eficiência mínimo para uma rede de monitoramento recomendado é de 50%, sendo

mais comumente utilizados valores de projeto na faixa entre 50 e 75% de eficiência. As

05 estações de medição contínua estão equipadas com monitores automáticos e

meteorologia (direção e velocidade do vento), sendo ainda dotadas de equipamentos

para telemetria de dados até o Centro Supervisório instalados na refinaria e Centros de

Recepção de Dados instalados no órgão ambiental do Estado.

152

As estações indicadas para compor a rede de monitoramento e seus respectivos

parâmetros monitorados estão listadas seguir.

Tabela 12 – Estações da Rede e seus Respectivos Parâmetros Monitorados

Qualidade do Ar Meteorologia

Estação de

Monitoramento

PI SO

HCnM

HCT

B T X DV

TA UR

ESTAÇÃO 3 x

x x x x x x x x

x x

ESTAÇÃO 4 x

x x x

x x x x x x x x x

METEOROLÓGICA

x x x x x x x

ESTAÇÃO 1 x

x x x x x x x x x x x

ESTAÇÃO 2 x

x x x

x x x x

x x

x X

ESTAÇÃO 5 x x x x x x x

x x x x x x x

Fonte: Santolim (2002).

LEGENDA

PI – partículas inaláveis (menores que 10 µm)

– dióxido de enxofre

NO – monóxido de nitrogênio

- dióxido de nitrogênio

– óxidos de nitrogênio

CO – monóxido de carbono

–metano

HCnM – hidrocarbonetos não metano

HCT – hidrocarbonetos totais

– ozônio

B – benzeno

T – tolueno

X – xileno

DV – direção do vento

VV – velocidade do vento

PP – precipitação pluviométrica

PA – pressão atmosférica

RS – radiação solar

TA – temperatura do ar

UR – umidade relativa do ar

Devemos notar que só temos monitoramento de SO

em quatro das cinco

estações da rede.

153

Além das estações de qualidade do ar, a rede de monitoramento é integrada por

uma estação meteorológica automática já instalada no interior da área industrial da

refinaria (SANTOLIM, 2002).

Figura 35 – Rede de Monitoramento de Qualidade do Ar; (5 estações de qualidade do ar e uma

estação meteorológica).

Fonte: SANTOLIM, 2002.

154

3.11 INVENTÁRIO DE FONTES EMISSORAS DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS DA

REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO (FEEMA, MAIO 2004).

Este estudo afirma que a contribuição das fontes fixas é majoritária em relação

às fontes móveis para o parâmetro dióxido de enxofre, em torno de 88%.

Dois setores se destacam dentre as fontes inventariadas, a indústria

petroquímica e de geração de energia. Verifica-se que quanto às quantidades de

dióxido de enxofre emitidas pelas fontes fixas, cerca de 87% é proveniente desses dois

setores, a saber: 51% do setor petroquímico e 36% de geração de energia.

Ilustra também a contribuição das fontes móveis distribuídas pelas principais

rodovias.

Exemplifica as emissões das diversas fontes inventariadas, de acordo com sua

distribuição espacial, por sub-regiões que compõem as Bacias Aéreas, que são em

número de quatro.

3.12 ANÁLISES COMPARATIVAS

Foram realizadas diversas análises comparativas com os dados de qualidade

do ar e dados meteorológicos; utilizando como ferramenta o próprio software Atmos

Disponível em:

www.feema.rj.gov.br. Acesso em: 11 nov. 2005.

155

Sia 3.3., que possui ferramentas de análises estatísticas propiciando-nos identificar

correlações entre os valores aquisitados ao longo do período de um ano e meio,

estas análises foram feitas levando em consideração os gráficos das médias

sazonais, que foram construídos com as dados obtidos longo do período já citado.

156

4 ANÁLISES DOS DADOS

Foram feitas no Atmos diversas análises dos dados aquisitados no período de

01/07/2004 às 00:00 h até 31/12/2005 às 23:59 h. Inicialmente analisamos o IQA

(índice de qualidade do ar), para o poluente dióxido de enxofre em todas as estações

com analisadores para este parâmetro. A estação 5 não possui o analisador para este

parâmetro. Todos os Gráficos apresentados nesta seção foram importados do software

Atmos Sia 3.3. e Atmos 4.5, que foram vendidos à refinaria em questão pela contratada

responsável pela realização do inventário das emissões atmosféricas.

4.1 IQA

O IQA para dióxido de enxofre (SO

)

foi verificado ao longo destes 18 meses,

porém, não houve, por esta análise, picos significativos que tivessem tirado o IQA do

padrão considerado bom (vide tabela abaixo).

A tabela abaixo apresenta os valores correlacionados em ug/m

e ppb

representativos das diversas categorias do IQA.

157

Tabela 13 - Índice de Qualidade do Ar (IQA) para SO2.

IQA

QUALIDADE DO

Estado

Classificação

Efeitos

SO2 média

(24h) ug/m3

SO2 média

(24h) ppb

Padrão

0-50 Boa - Seguro à saúde 0-80 0-28

51-100 Regular - Tolerável 81-365 28,35-127,75

101-199 Inadequada -

Impróprio ao

bem estar

366-800 128,1-280

200-299 Má Atenção 801-1600 280,35-560

300-399 Péssima Alerta 1601-2100 560,35-735

Maior que

400

Crítica Emergência 2101-2620 735,35-917

Atende ao

padrão

CONAMA

03/90

Nâo atende ao

padrão

CONAMA

03/90

Ofensivo à

Saúde

Fonte: Adaptado de www.cetesb.sp.gov.br e http://www.feema.rj.gov.br/

Evidenciados dois blocos de picos isolados para estação 1 em Setembro de

2004 e um pico isolado para estação 4 em novembro de 2004, que ficaram próximos ao

limite entre a qualidade boa e a regular, porém ainda dentro da primeira categoria.

Os círculos vermelhos indicados nos gráficos de evolução do IQA, abaixo,

indicam os picos supracitados.

Figura 36 – Análise do IQA (Estação 1)

158

Figura 37 – Análise do IQA (Estação 2)

Figura 38 – Análise do IQA (Estação 3)

159

Figura 39 – Análise do IQA (Estação 4)

Figura 40 - Análise Conjunta dos IQA’s das Estações.

Na comparação feita entre os valores de SO

destes 18 meses de dados, nota-se

que há correlação entre os resultados das estações e a época do ano; em janeiro/05

160

tivemos baixos valores de SO

, por ser um mês tradicionalmente de ventos e chuvas

fortes e os maiores aumentos, excetuando-se alguns picos isolados, foram identificados

nos meses de agosto, setembro, outubro e novembro, o que era esperado, devido à

dificuldade de dispersão característica destes meses.

4.2 CORRELAÇÕES SIMPLES DE VALORES MEDIDOS DE SO2 DE UMA

DETERMINADA ESTAÇÃO, COM DADOS METEOROLÓGICOS.

4.2.1 Radiação solar versus médias horárias de dióxido de enxofre

Gráficos de evolução da correlação dos valores de médias horárias no período

de 01/07/2004 às 00:00 h até 31/12/2005 às 23:59 h, da Radiação Solar em W/m2 e os

valores de médias horárias de Dióxido de Enxofre em ppb.

Não foram encontradas correlações importantes entre a radiação solar e as

emissões de SO

onde se esperava que os aumentos de radiação levassem a

diminuição dos níveis de Dióxido de Enxofre, devido à turbulência de origem térmica

esperada o que facilitaria a dispersão.

161

Figura 41 - Radiação Solar versus SO

(Estação1)

Figura 42 - Radiação Solar versus SO2 (Estação 2).

162

Figura 43 - Radiação Solar versus SO2 (Estação3).

Figura 44 - Radiação Solar versus SO2 (Estação 4)

163

4.3 PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA VERSUS MÉDIAS HORÁRIAS DE DIÓXIDO

DE ENXOFRE

Gráficos de evolução da correlação dos valores no período de 01/07/2004 às

00:00 h até 31/12/2005 às 23:59 h, de médias horárias de precipitação pluviométrica

em mm e os valores de médias horárias de dióxido de enxofre em ppb.

Foram encontradas correlações muito fortes, em todas as estações. Nos

momentos de acréscimo da precipitação pluviométrica, os níveis de SO

diminuíram

sensivelmente, as setas vermelhas indicam algumas destas correlações.

Foram apresentados dois gráficos por estação: um com os valores de

precipitação pluviométrica à frente e as médias de SO

atrás, ambos no mesmo gráfico

e o gráfico de evolução seguinte, exatamente o contrário, para facilitar a visualização da

correlação supracitada.

Vale observar que há uma inversão cronológica dos valores dos gráficos, onde o

primeiro caminha com datas crescentes da esquerda para direita e o seguinte vice-

versa.

164

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CEAC

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

48,00

96,00

144,00

192,00

240,00

288,00

336,00

384,00

432,00

480,00

528,00

30/6/2004

30/9/2004

31/12/2004

2/4/2005 3/7/2005

3/10/2005

3/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação C. E. Adelina de Castro

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CEAC

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

48,00

96,00

144,00

192,00

240,00

288,00

336,00

384,00

432,00

480,00

528,00

30/6/200430/9/200431/12/20042/4/20053/7/20053/10/20053/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação C. E. Adelina de Castro

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura - 45 – Precipitação pluviométrica versus SO2 (Estação1)

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CIEP_CORA

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

29,00

58,00

87,00

116,00

145,00

174,00

203,00

232,00

261,00

290,00

319,00

30/6/2004

30/9/2004

31/12/2004

2/4/2005

3/7/2005

3/10/2005

3/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação CIEP Cora Coralina

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CIEP_CORA

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

29,00

58,00

87,00

116,00

145,00

174,00

203,00

232,00

261,00

290,00

319,00

30/6/200430/9/200431/12/20042/4/20053/7/20053/10/20053/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação CIEP Cora Coralina

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura - 46 – Precipitação pluviométrica versus SO

(Estação 2).

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - PRF

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

35,00

70,00

105,00

140,00

175,00

210,00

245,00

280,00

315,00

350,00

385,00

30/6/2004

30/9/2004

31/12/2004

2/4/2005 3/7/2005

3/10/2005

3/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Polícia Rodoviária Federal

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - PRF

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

35,00

70,00

105,00

140,00

175,00

210,00

245,00

280,00

315,00

350,00

385,00

30/6/200430/9/200431/12/20042/4/20053/7/20053/10/20053/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Polícia Rodoviária Federal

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura - 47 – Precipitação pluviométrica versus SO2 (Estação 3).

165

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - SMMA

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

38,00

76,00

114,00

152,00

190,00

228,00

266,00

304,00

342,00

380,00

418,00

30/6/2004

30/9/2004

31/12/2004

2/4/2005 3/7/2005

3/10/2005

3/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Secretaria Municipal Meio Ambiente

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - SMMA

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

0,00

38,00

76,00

114,00

152,00

190,00

228,00

266,00

304,00

342,00

380,00

418,00

30/6/200430/9/200431/12/20042/4/20053/7/20053/10/20053/1/2006

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Secretaria Municipal Meio Ambiente

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/7/2004 12:00 a 1/1/2006 11:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/7/2004 a 22/12/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura - 48 – Precipitação pluviométrica versus SO

(Estação 4).

4.4 VELOCIDADE DO VENTO VERSUS MÉDIAS HORÁRIAS DE DIÓXIDO DE

ENXOFRE.

Foram escolhidos os meses típicos de mar/05 e Abr/05 dos gráficos de evolução

mensais da correlação dos valores de médias horárias de velocidade do vento escalar

em m/s e os valores de médias horárias de Dióxido de Enxofre em ppb, como

confirmação mensal das assinaturas anuais dos gráficos anteriormente apresentados,

associados aos gráficos de evolução mensais da correlação dos valores de médias

horárias de precipitação pluviométrica em mm e os valores de médias horárias de

dióxido de enxofre em ppb.

Foram encontradas correlações muito fortes, em todas as estações, nos

momentos de acréscimo da precipitação pluviométrica os níveis de SO

diminuíram

sensivelmente e nos momentos de em que a velocidade do vento estava com médias

baixas, havia sensível aumento das médias horárias de SO

. Nota-se que quando

temos muita chuva e ventos fortes, a dispersão é muito alta favorecendo os índices de

qualidade do ar.

As setas vermelhas indicam algumas das correlações supracitadas.

166

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CEAC Velocidade do Vento Escalar [m/s] - METEORO

0,00

13,00

26,00

39,00

52,00

65,00

78,00

91,00

104,00

117,00

130,00

143,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

27/2/2005 6/3/2005 13/3/2005 20/3/2005 27/3/2005 3/4/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação C. E. Adelina de Castro

Velocidade do Vento Escalar [m/s] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/3/2005 00:00 a 31/3/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/3/2005 a 31/3/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CEAC Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO

0,00

13,00

26,00

39,00

52,00

65,00

78,00

91,00

104,00

117,00

130,00

143,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

27/2/2005 6/3/2005 13/3/2005 20/3/2005 27/3/2005 3/4/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação C. E. Adelina de Castro

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/3/2005 00:00 a 31/3/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/3/2005 a 31/3/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CIEP_CORA Velocidade do Vento Escalar [m/s] - METEORO

0,00

7,00

14,00

21,00

28,00

35,00

42,00

49,00

56,00

63,00

70,00

77,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005

10/4/2005

13/4/2005 16/4/2005 19/4/2005 22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005 1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação CIEP Cora Coralina

Velocidade do Vento Escalar [m/s] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - CIEP_CORA Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO

0,00

7,00

14,00

21,00

28,00

35,00

42,00

49,00

56,00

63,00

70,00

77,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005 10/4/2005

13/4/2005

16/4/2005

19/4/2005

22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005 1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação CIEP Cora Coralina

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura 49 – Precipitação Pluviométrica Versus

Estação 1 (Mar/05).

Figura 50 – Precipitação Pluviométrica Versus SO

Estação 2 ( Versus SO

(Abr/05)

167

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - PRF Velocidade do Vento Escalar [m/s] - METEORO

0,00

6,00

12,00

18,00

24,00

30,00

36,00

42,00

48,00

54,00

60,00

66,00

72,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005

10/4/2005

13/4/2005

16/4/2005

19/4/2005

22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005

1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Polícia Rodoviária Federal

Velocidade do Vento Escalar [m/s] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - PRF Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO

0,00

6,00

12,00

18,00

24,00

30,00

36,00

42,00

48,00

54,00

60,00

66,00

72,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005

10/4/2005

13/4/2005

16/4/2005

19/4/2005

22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005

1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Polícia Rodoviária Federal

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - SMMA Velocidade do Vento Escalar [m/s] - METEORO

0,00

7,00

14,00

21,00

28,00

35,00

42,00

49,00

56,00

63,00

70,00

77,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005

10/4/2005

13/4/2005

16/4/2005

19/4/2005

22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005

1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Secretaria Municipal Meio Ambiente

Velocidade do Vento Escalar [m/s] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - SMMA Precipitação Pluviométrica [mm] - METEORO

0,00

7,00

14,00

21,00

28,00

35,00

42,00

49,00

56,00

63,00

70,00

77,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

1/4/2005 4/4/2005 7/4/2005

10/4/2005

13/4/2005

16/4/2005

19/4/2005

22/4/2005

25/4/2005

28/4/2005

1/5/2005

Dióxido de Enxofre [ppb] [ppb] - Estação Secretaria Municipal Meio Ambiente

Precipitação Pluviométrica [mm] - Estação Meteorológica

GRÁFICO DE EVOLUÇÃO - Período: 1/4/2005 00:00 a 30/4/2005 23:59 [Instantâneo]

Período de Dados Encontrados : 1/4/2005 a 30/4/2005

Tipo de Medição : Todos - Tipo de Dado : Inst + Méd [Instantâneo]

Figura 51 – Precipitação Pluviométrica Versus

SO2 Estação 3 (Abr/05)

Figura 52 – Precipitação Pluviométrica

Versus SO2 Estação 4 (Abr/05).

4.5 ANÁLISE DAS SAZONALIDADES

Segundo o dicionário Aurélio, o significado das palavras:

 ANÁLISE: Separação ou desagregação das diversas partes constituintes de um

todo; decomposição. Exame de cada parte de um todo, tendo em vista conhecer

sua natureza, suas proporções, suas funções, suas relações, etc

 SAZONALIDADE: (qualidade de Sazonal) e Sazonado (refletido, ponderado,

experimentado),

168

Identificamos que as aquisições dos dados de qualidade do ar das estações

meteorológicas e de qualidade do ar servem como uma ferramenta importante de

análise, quando estes dados são agrupados, possibilitando as várias interpretações,

que serão mostradas a seguir.

Foram analisados, neste trabalho, os resultados no período de 01/07/2004 às

00:00 h até 31/12/2005 às 23:59 h. das diversas sazonalidades por hora do dia, por dia

da semana e por mês do ano dos valores de SO

, velocidade do vento, precipitação

pluviométrica, pressão atmosférica, radiação solar, temperatura, umidade relativa e rosa

dos ventos para hora do dia e mês do ano, como veremos a seguir:

4.5.1 Sazonalidade por hora do dia

Notamos um aumento acentuado das médias e dos desvios padrão dos valores

de SO

, em todas as estações, para os horários a partir das 09:00 h até em média

20:00 h, fora deste intervalo os valores se estabilizam dentro patamares muito mais

baixos, este fato, acreditamos ser devido à Brisa Marítima durante o dia e Brisa

Terrestre à noite.

Os gráficos de sazonalidade, por hora do dia, apresentados abaixo os gráficos

representam os valores explicitados na tabela 13, não podemos esquecer que as

emissões de SO

de uma refinaria são praticamente constantes durante as 24 horas do

dia.

169

Figura 53 – Sazonalidade dos valores de SO

por hora do dia (Estação 1)

Figura 54 – Sazonalidade dos valores de SO

por hora do dia (Estação 2)

170

Figura 55 – Sazonalidade dos valores de SO2 por hora do dia (Estação 3)

Figura 56 – Sazonalidade dos valores de SO2 por hora do dia (Estação 4)

171

Tabela 14 – Médias Horárias e percentuais em relação à média, dos Valores de SO2 por

estação a cada hora do dia.

ESTAÇÃO 1

% EM

RELAÇÃO A

MÉDIA ESTAÇÃO 2

% EM

RELAÇÃO A

MÉDIA ESTAÇÃO 3

% EM

RELAÇÃO A

MÉDIA ESTAÇÃO 4

% EM

RELAÇÃO A

MÉDIA

GERAL DAS

ESTAÇÕES

POR DIA

% EM

RELAÇÃO A

MÉDIA

1,762398 17,58% 0,993229 20,70% 2,10204 62,00% 2,774442 49,14% 1,233564 32,15%

1,697709 16,94% 0,983254 20,49% 1,91011 56,34% 2,830036 50,12% 1,194115 31,12%

1,639926 16,36% 0,995368 20,74% 1,820717 53,71% 2,984343 52,86% 1,192634 31,08%

1,680761 16,77% 1,031746 21,50% 1,783989 52,62% 3,142993 55,67% 1,221199 31,83%

1,766617 17,62% 1,069046 22,28% 1,947004 57,43% 3,364863 59,60% 1,30298 33,96%

1,80357 17,99% 1,117798 23,29% 2,503015

73,83%

3,571426 63,26% 1,44957 37,78%

1,88194 18,77% 1,376991 28,69% 3,04261 89,75% 3,478595 61,61% 1,593188 41,52%

3,283352 32,76% 2,068881 43,11% 3,327739 98,16% 3,811031 67,50% 2,033039 52,99%

7,90694 78,88% 3,570611 74,41% 3,672206 108,32% 7,51011 133,02% 3,61085 94,11%

15,01168 149,76% 7,648187 159,38% 4,85639 143,25% 11,0072 194,96% 6,149619 160,27%

20,21871 201,71% 11,66258 243,03% 5,277602 155,67% 11,79114 208,84% 7,850598 204,60%

23,73409 236,78% 14,93021 311,13% 4,962658 146,38% 12,26002 217,14% 8,975693 233,93%

22,57114 225,17% 16,83169 350,75% 4,021245 118,62% 11,82825 209,50% 8,885391 231,57%

22,56917 225,15% 15,74091 328,02% 3,401648 100,34% 9,326369 165,18% 8,22475 214,36%

22,85272 227,98% 12,23607 254,99% 3,16743 93,43% 7,884568 139,65% 7,414968 193,25%

22,75248 226,98% 7,18154 149,65% 3,710093 109,44% 6,427252 113,84% 6,418873 167,29%

23,86953 238,13% 3,866753 80,58% 4,831534 142,52% 4,68932 83,06% 5,981337 155,89%

16,97854 169,38% 2,716636 56,61% 5,538401 163,37% 4,262377 75,49% 4,769936 124,32%

9,861487 98,38% 2,372541 49,44% 4,627046 136,48% 3,974241 70,39% 3,382625 88,16%

6,345204 63,30% 1,897224 39,54% 3,409266 100,56% 3,718681 65,86% 2,48634 64,80%

3,550111 35,42% 1,529138 31,87% 3,086862 91,05% 3,736587 66,18% 1,926579 50,21%

2,63244 26,26% 1,245018 25,94% 2,957363 87,23% 3,756526 66,53% 1,71225 44,63%

2,178352 21,73% 1,076007 22,42% 2,798077 82,54% 3,812426 67,52% 1,590252 41,45%

2,024159 20,19% 1,02826 21,43% 2,60859 76,95% 3,561679 63,08% 1,486909 38,75%

10,02388 4,798737 3,390151 5,64602 3,836969

RESULTADO DAS MÉDIAS HORÁRIAS DOS VALORES DE SO2 POR ESTAÇÃO A CADA HORA DO DIA NO

INTERVALO DE 01/07/2004 00:00:00h ATÉ 31/12/2005 23:59:00h

172

4.5.1.1 Sazonalidade da velocidade do vento na estação meteorológica por hora do dia

A velocidade do vento tem a sua média com elevação significativa a partir das

09:00 h até às 19:00 h, com o aumento da velocidade se esperava pelo efeito de uma

maior movimentação horizontal uma maior dispersão, porém durante este intervalo os

valores de SO

tiveram suas médias aumentadas.

Figura 57 – Sazonalidade da Velocidade do Vento por Hora do Dia

4.5.1.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica

Houve grande elevação das médias, entre os horários de 01,02, 21 e 22 h,

indicando que sazonalmente nestes horários ocorrem mais chuvas, as médias dos

valores de SO

para estes horários são baixas, indicando correlação negativa da

precipitação pluviométrica com as médias dos valores de SO

173

Figura 58 – Sazonalidade Precipitação Pluviométrica por Hora do Dia

4.5.1.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica

O comportamento da pressão atmosférica permaneceu estável na faixa de 760

mmHg, ao longo das horas do dia.

174

Figura 59 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por Hora do Dia

4.5.1.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica

Radiação solar tem a sua média com elevação significativa a partir das 07:00 h

até às 18:00 h, com o aumento da radiação se espera pelo efeito de uma maior

turbulência de origem térmica e consequentemente maior dispersão e menores valores

das médias de SO

, porém durante este intervalo os valores de SO

tiveram suas

médias aumentadas em todas as estações.

175

Figura 60 – Sazonalidade da Radiação Solar por Hora do Dia

4.5.1.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica.

A Temperatura tem a sua média com elevação a partir das 10:00 h até às 17:00

h, com o aumento da temperatura se espera o aumento da mistura vertical

consequentemente maior dispersão, porém durante este intervalo os valores de SO2

tiveram suas médias aumentadas em todas as estações.

176

Figura 61 - Sazonalidade da Temperatura por Hora do Dia

4.5.1.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica

Determinar o comportamento da umidade relativa é importante, pois a diminuição

da umidade relativa do ar favorece o agravamento das incidências de doenças

respiratórias.

Determinar o comportamento da umidade relativa é importante, pois a diminuição

da umidade relativa do ar favorece o agravamento das incidências de doenças

respiratórias.

Os níveis de umidade relativa do ar na Região da refinaria não são baixos devido

à proximidade da região marítima. Esse parâmetro não é um problema, para a região

177

em estudo, nos meses de inverno tal como acontece em outras regiões metropolitanas

do Brasil.

Figura 62 - Sazonalidade da Umidade Relativa por Hora Dia

4.5.1.7 Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na

estação meteorológica, por hora do dia

Figura 63 - Localização da Refinaria em Relação à Baía

REFINARIA

178

Figura 64 - Localização da Refinaria na Bacia Aérea Correspondente

Figura 65 - Posicionamento das estações e sua localização em relação aos pontos cardeais

REFINARIA

179

Rosa dos ventos confeccionada a partir dos dados de direção e velocidade dos

ventos da estação meteorológica, através desta ferramenta que se identificam os

ventos predominantes na área da refinaria, os vetores da rosa identificam a direção e o

sentido de entrada dos ventos na região e que a estação está posicionada no zero da

rosa.

Rosa dos Ventos na Estação na Estação Meteorológica (Primeira hora de 00:00H até

01:00h)

180

1ª

hora

2ª hora

3ª hora

4ª hora

5ª hora

6ª hora

7ª hora

8ª hora

9ª hora

10ª hora

11ª hora

12ª hora

Horário

de início

da Brisa

Marítima

181

13ª hora

14ª hora

15ª hora

16ª hora

17ªhora

18ª hora

19ª hora

20ª hora

21ª hora

22ª hora

23ª hora

24ª hora

Figura 66 - Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na estação

meteorológica, por hora do dia.

Horário

de início

da Briza

Terrestre

182

A figura acima identifica os horários de início e fim das brisas marítima e terrestre, que alteram

sensivelmente a qualidade do ar na região sobre influência das emissões da refinaria.

4.5.2 Sazonalidade por dia da semana

Nas análises dos dias da semana, como era esperado, obtivemos maiores

médias dos valores de SO

nos dias úteis, em todas as estações de qualidade do ar,

consideramos que estas variações são decorrentes da diminuição do fluxo de tráfego,

de veículos movidos a diesel, e de paralisação das atividades de empresas de pequeno

porte, no final de semana.

Nos gráficos de sazonalidade, por dia da semana, apresentados abaixo, os

gráficos representam os valores explicitados na tabela 14, não podemos esquecer que

as emissões de SO

de uma refinaria são praticamente constantes durante todos os

dias da semana.

Os círculos vermelhos nos gráficos de sazonalidade indicam estes pontos.

183

Figura 67 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 1)

Figura 68 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 2)

184

Figura 69 – Sazonalidade dos valores de SO

por dia da semana (Estação 3)

Figura 70 – Sazonalidade dos valores de SO2 por dia da semana (Estação 4)

185

Tabela 15 – Médias horárias e percentuais em relação à média, dos valores de SO2, por

estação, a cada dia da semana.

QUARTA

11,83528415 5,350124459 4,209075585 5,763590713

QUINTA

10,50871054 5,787884512 3,882268097 7,169553191

SEXTA

10,09175647 4,973287234 3,595620321 5,763075693

SÁBADO

8,759354132 4,027951297 2,827817797 5,321731486

17,75%

TOTAL DE

RESULTADOS

12837 13004 13015 13037

MÉDIA POR

ESTAÇÃO

9,957234046 4,772629317 3,390713161 5,629723027

MÉDIA DIAS

ÚTEIS

10,49310121 5,059019278 3,69595893 5,954372392

MÉDIA FINAL

DE SEMANA

8,617566139 4,056654413 2,627598738 4,818099614

REDUÇÃO

PERCENTUAL

NO SÁBADO

16,52% 20,38% 23,49% 10,62%

REDUÇÃO

PERCENTUAL

NO DOMINGO

19,23% 19,25% 34,32% 27,54%

PERCENTUAL

NOS

FINAIS DE

SEMANA

17,87% 19,81%

28,91%

19,08%

REDUÇÃO

PERCENTUAL

MÉDIA NAS

ESTAÇÕES

NOS FINAIS DE

SEMANA

21,42%

ANÁLISE DOS RESULTADOS

ESTAÇÃO 3

MAIOR REDUÇÃO

DOMINGO

MAIOR

REDUÇÃO

186

4.5.2.1 Sazonalidade da velocidade do vento na estação meteorológica

Como era esperado não houve grandes variações das médias de velocidade do

vento ao longo dos dias da semana, a expectativa era realmente uma distribuição

próxima da uniforme, não sendo identificadas correlações com os gráficos das médias

de SO

das estações de qualidade do ar.

Figura 71 – Sazonalidade da Velocidade do Vento por dia da semana

187

4.5.2.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica.

Houve pequenas variações das médias de precipitação pluviométrica ao longo

dos dias da semana, mas nada que possa ser considerado como correlação em relação

aos dados de qualidade do ar de SO

, a expectativa era uma distribuição próxima da

uniforme.

Figura 72 – Sazonalidade da Precipitação Pluviométrica por dia da semana.

188

4.5.2.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica.

Como era esperado não houve grandes variações das médias de pressão

atmosférica ao longo dos dias da semana, a expectativa era realmente uma distribuição

próxima da uniforme, não sendo identificadas correlações com os gráficos das médias

de SO

das estações de qualidade do ar.

Figura 73 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por dia da semana

189

4.5.2.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica

Como era esperado não houve grandes variações das médias de radiação solar

ao longo dos dias da semana, a expectativa era realmente uma distribuição próxima da

uniforme, não sendo identificadas correlações com os gráficos das médias de SO

das

estações de qualidade do ar.

Figura 74 – Sazonalidade da Radiação Solar por dia da semana.

4.5.2.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica

190

Como era esperado, não houve grandes variações das médias de temperatura

ao longo dos dias da semana, a expectativa era realmente uma distribuição próxima da

uniforme, não sendo identificadas correlações com os gráficos das médias de SO

das

estações de qualidade do ar.

Figura 75 – Sazonalidade Temperatura por dia da semana

191

4.5.2.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica

Como era esperado não houve grandes variações das médias de umidade

relativa ao longo dos dias da semana, a expectativa era realmente uma distribuição

próxima da uniforme, não sendo identificadas correlações com os gráficos das médias

de SO

das estações de qualidade do ar.

Figura 76 – Sazonalidade da Umidade Relativa por dia da semana

4.5.3 Sazonalidades por meses do ano

Ao longo do ano nas estações de monitoramento de qualidade do ar, através de

seus dados identificaram que os meses de fevereiro, junho, agosto, outubro e

novembro apresentaram valores de suas médias acima de 10% da média geral dos

valores de SO

das estações e coincidentemente estes mesmos meses apresentaram

192

percentuais acima da média em três das quatro estações de monitoramento de

qualidade do ar conforme os dados da tabela 15.

Os círculos vermelhos nos gráficos a seguir indicam estes pontos.

Os meses de agosto, outubro e novembro são meses tipicamente com condições

meteorológicas de difícil dispersão atmosférica.

Os meses serão estudados, ao longo deste tópico, correlacionando os dados

mensais de SO

e meteorológicos.

Figura 77 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 1)

193

Figura 78 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 2)

Figura 79 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 3)

Figura 80 - Sazonalidade dos valores de SO

por mês do ano (Estação 4)

194

Tabela 16 – Médias horárias e percentuais em relação à média, dos valores de SO2, por

estação, a cada mês do ano.

ESTAÇÃO

% EM

RELAÇÃO

A MÉDIA

ESTAÇÃO

% EM

RELAÇÃO

A MÉDIA

ESTAÇÃO

% EM

RELAÇÃO

A MÉDIA

ESTAÇÃO

% EM

RELAÇÃO

A MÉDIA

MÉDIA

GERAL DAS

ESTAÇÕES

POR MÊS

% EM

RELAÇÃO

A MÉDIA

JANEIRO

4,62 49,97% 2,22 47,69% 1,14 31,80% 6,42 112,13% 3,60 62,05%

FEVEREIRO

5,16 55,83% 5,58 119,95% 6,60 184,70% 8,35 145,87% 6,42 110,76%

MARÇO

8,81 95,32% 4,99 107,12% 6,43 179,90% 3,15 55,04% 5,84 100,78%

ABRIL

7,82 84,58% 3,47 74,57% 3,12 87,27% 5,22 91,30% 4,91 84,64%

MAIO

6,88 74,49% 4,00 85,99% 3,57 99,80% 5,74 100,26% 5,05 87,06%

JUNHO

10,02 108,37% 5,36 115,23% 3,32 92,93% 6,69 116,92% 6,35 109,48%

JULHO

6,84 73,99% 3,43 73,64% 3,31 92,69% 3,92 68,43% 4,37 75,43%

AGOSTO

14,35 155,27% 6,07 130,40% 5,29 148,12% 4,24 74,07% 7,49 129,14%

SETEMBRO

10,23 110,72% 5,63 121,00% 3,68 102,93% 3,94 68,79% 5,87 101,24%

OUTUBRO

11,54 124,84% 5,27 113,17% 1,97 55,10% 8,15 142,49% 6,73 116,11%

NOVEMBRO

13,86 149,97% 4,84 104,06% 1,95 54,59% 8,58 149,92% 7,31 126,05%

DEZEMBRO

10,78 116,65% 4,99 107,19% 2,51 70,18% 4,28 74,79% 5,64 97,26%

MÉDIA

9,24 4,65 3,57 5,72 5,80

MÊS DE MENOR

PERCENTUAL.

“JANEIRO”

195

4.5.3.1 Sazonalidade da velocidade do vento nas estações.

Este parâmetro de medição nós temos em quase todas as estações, exceto a

Estação 1, onde foram aquisitados dados da estação meteorológica internamente à

refinaria e identificamos que os meses que apresentam ventos de menor intensidade

são os meses de maio, junho e julho, sendo junho o que apresenta os menores valores,

em todas as estações, demonstrando uma forte correlação negativa com os valores de

para o mês junho, pois este mês apresentou médias dos seus valores de SO

acima da média em três das quatro estações e média 9,48% acima da média geral dos

meses do ano.

Figura 81 - Sazonalidade da Velocidade do

Vento, por Mês do Ano Estação 1

Figura 82 - Sazonalidade da Velocidade do

Vento, por Mês do Ano Estação 2.

196

Figura 83 - Sazonalidade da Velocidade do

Vento, por Mês do Ano Estação 3

Figura 84 - Sazonalidade da Velocidade do

Vento, por Mês do Ano Estação 4.

4.5.3.2 Sazonalidade da precipitação pluviométrica na estação meteorológica

Identificamos através da análise do gráfico abaixo, que os meses de maio, junho

e agosto foram os que apresentaram os menores índices de precipitação pluviométrica,

indicando correlação negativa em relação à SO

para os meses de junho e agosto.

Houve também forte correlação negativa para os meses de julho e janeiro, pois

nestes meses o índice de precipitação pluviométrica foi alto e as médias de SO

, para

estes meses, ficaram abaixo de 75% da média geral das estações para o prazo dos 18

meses acompanhados.

197

Figura 85 – Sazonalidade da Precipitação Pluviométrica por Mês do Ano

4.5.3.3 Sazonalidade da pressão atmosférica na estação meteorológica

Como se pode observar no gráfico abaixo, como era esperado no período de

inverno a pressão atmosférica apresentou um pequeno acréscimo. Períodos de pressão

atmosférica mais elevada desfavorecem a dispersão de poluentes

198

Figura 86 – Sazonalidade da Pressão Atmosférica por Mês do Ano.

4.5.3.4 Sazonalidade da radiação solar na estação meteorológica

Como era esperado houve menores valores das médias de radiação solar nos

meses de junho e julho e os maiores valores em dezembro janeiro e fevereiro a

expectativa era realmente uma distribuição próxima da apresentada no gráfico, sendo

identificada então forte correlação negativa para mês de junho, pois os valores das

médias de SO

em três das quatro estações de qualidade do ar se apresentaram acima

da média.

199

Figura 87 - Sazonalidade da Radiação Solar por Mês do Ano

4.5.3.5 Sazonalidade temperatura na estação meteorológica

Obtivemos as menores médias de temperatura ambiente nos meses de junho,

julho e agosto, sendo julho o que apresenta as menores médias; os maiores valores

foram em dezembro janeiro e fevereiro a expectativa era realmente uma distribuição

próxima da apresentada no gráfico, sendo identificada então forte correlação negativa

para mês de junho, pois os valores das médias de SO

em três das quatro estações de

qualidade do ar se apresentaram acima da média.

200

Figura 88 - Sazonalidade da Temperatura por Mês do Ano.

4.5.3.6 Sazonalidade da umidade relativa na estação meteorológica

Não foram identificadas grandes variações de umidade relativa, na média dos

meses, não havendo correlação significativa com os valores das médias de SO

201

Figura 89 - Sazonalidade da Umidade Relativa por Mês do Ano.

4.5.3.7 Direção e velocidade dos ventos avaliados através da rosa dos ventos na

estação meteorológica, por mês do ano

Com a análise mensal da direção dos ventos podemos identificar que não existe

uma variação substancial da direção preferencial dos ventos em cada mês do ano

aonde sempre temos ventos.

Figura 90 – Rosa dos ventos

Figura 91 – Rosa dos ventos direção e

velocidade dos ventos médias do período de

01/07/04 00:00h até 31/12/05 23:59h

202

janeiro

fevereiro

março

abril

maio

junho

julho

agosto

setembro

outubro

novembro

dezembro.

Figura 92 – Rosa dos Ventos avaliação mês a mês

203

5 CONCLUSÕES

A qualidade do ar da bacia aérea monitorada pela rede de monitoramento em

questão, ao longo destes 18 meses, segundo os dados analisados, se manteve com

os níveis de SO

dentro dos parâmetros considerados bons pelo Índice de Qualidade

do ar (IQA) e atendendo ao padrão CONAMA 03/90, fato evidenciado em todas as

estações.

O comportamento dos gráficos dos dados meteorológicos se manteve dentro

dos padrões teóricos esperados, comprovando, através deste indicativo, a

confiabilidade dos analisadores.

As médias dos resultados dos parâmetros meteorológicos de radiação solar,

temperatura ambiente, pressão atmosférica e umidade relativa, pela avaliação dos

dados, não apresentaram correlações significativas de suas médias horárias com os

das médias das emissões de SO

, apesar da teoria científica indicar a existência de

possíveis correlações destes parâmetros meteorológicos com os de SO

identificamos, através da análise dos dados, que estes parâmetros não

proporcionaram alterações, que sejam percebidas nos gráficos de sazonalidade,

para o conjunto de fatores meteorológicos e para a realidade desta rede de

monitoramento. Porém este estudo não esgota a questão devendo as refinarias

investir um pouco mais nos estudos de sazonalidades relativos às correlações

destes parâmetros meteorológicos com os valores de SO

medidos.

As médias dos resultados dos parâmetros meteorológicos de precipitação

pluviométrica e velocidade escalar do vento apresentaram forte correlação negativa

com as médias das medições do parâmetro SO

, ou seja, quando acontecem chuvas

e/ou ventos fortes, os valores de SO2 apresentam significativa redução, podendo ser

204

demonstrado através dos gráficos a relevância destas influências nos resultados

aquisitados para o parâmetro SO

, pela rede de qualidade do ar.

Neste trabalho inicialmente não era possível entender o aumento dos valores

de SO

, a partir das 09:00h da manhã e redução a partir das 20:00h, assinatura

típica do poluente Ozônio; após uma pesquisa bem apurada identificamos neste

trabalho, a fundamental influência da direção do vento nos valores das médias

sazonais de SO

por hora do dia, onde identificamos na prática, através do estudo

da Rosa dos Ventos também por hora do dia, o papel crucial da brisa marítima e da

brisa terrestre, para a qualidade do ar da bacia aérea em questão, sentida de forma

bastante contundente pela rede de monitoramento de qualidade do ar.

Através de análises estatísticas das médias dos dados de qualidade do ar de

, referentes aos dias da semana, inferimos que a redução percentual média das

do valores deste poluente, sentida nos seus analisadores instalados nas estações

de qualidade do ar, durante os finais de semana é de 21,42 % e que existe uma

maior redução nas médias de SO

nos dias de domingo com uma redução média de

25,08%, contra 17,75% nos sábados.

Estação 3 foi a que apresentou a maior redução das médias dos seus dados,

o percentual de redução foi 28,91 %; esta estação se localiza ao lado de uma

Rodovia de grande movimentação de veículos movidos a Diesel e esta Rodovia é

responsável por 4% das emissões de SO

das fontes móveis da região

metropolitana do Rio de Janeiro, conforme o inventário de fontes emissoras de

poluentes atmosféricos da região metropolitana do Rio de Janeiro (maio 2004),

disponível no site da FEEMA. Entendemos que estas reduções sentidas em todas as

estações são devido à diminuição do tráfego de veículos movidos a Diesel nos finais

de semana, principalmente nos dias de domingo, e também devido a empresas de

205

pequeno porte, situadas na região do entorno, que só operam em dias úteis e

algumas trabalhando inclusive aos sábados.

Segundo o inventário FEEMA, as emissões oriundas de veículos automotoras

nas principais vias estruturais e arteriais, consideradas fontes móveis, são

responsáveis na média por 12% das emissões de SO

da região metropolitana do

Rio de Janeiro, porém é

importante ressaltar que o inventário FEEMA de emissões

elaborado não abordou as fontes naturais, fontes de pequeno porte e as fontes de

baixo potencial poluidor, o

processo de desenvolvimento do inventário teve como

base a metodologia recomendada pelo Emission Inventory Improvement Program da

US-EPA (United States Environmental Protection Agency) para fontes estacionárias,

que foi a mesma metodologia utilizada para realização do inventário desta refinaria.

Após a identificação e respectiva classificação, cada fonte foi avaliada

segundo os métodos de estimativas de emissões constantes na metodologia EPA:

monitoramento contínuo de emissões, medição expedita de fontes, balanço de

massa, fatores de emissão, análise de combustível, modelos de estimativa de

emissões e julgamento de engenharia o que leva em algum momento

estabelecimento de estimativas numéricas que têm uma margem de erro. Como não

temos as informações das fontes de pequeno porte e as informações sobre a

redução média percentual do volume de veículos nos finais de semana, pela

concessionária da Rodovia em questão, não podemos fazer outras inferências a

respeito dos números encontrados.

O exame das sazonalidades dos dados meteorológicos e de qualidade do ar

dos meses do ano apresentou correlações que ajudam a explicar algumas das

variações dos valores das médias de SO

dos meses, segundo a análise das médias

mensais os meses de fevereiro, junho, agosto, outubro e novembro apresentaram

206

suas médias acima de 10% do valor da média geral de todos os meses e também

apresentaram valores de SO

acima da média de cada estação em pelo menos três

das quatro estações.

Os meses de janeiro e julho foram os que apresentaram os menores

percentuais das médias dos valores de SO

durante os 18 meses avaliados, 62,05%

e 75,43% respectivamente, estes meses tiveram altos índices de precipitação

pluviométrica, sendo que em julho a direção do vento não foi preferencialmente na

direção da sudeste, estas duas características apresentadas nestes meses,

conforme já foi estudado, geraria realmente menores médias de SO

nas estações

de monitoramento de qualidade do ar. Devemos levar em consideração que o efeito

das brisas marítima e terrestre deve ser minorado em julho, pois não temos

aquecimentos e resfriamentos tão significativos como nos outros meses do ano, pois

este é o mês que apresentou os menores valores de temperatura ambiente e

radiação solar

O mês de fevereiro apresentou índice de precipitação pluviométrica

significativamente inferior ao dos meses de dezembro e janeiro, o que estaria fora do

padrão esperado e pode ter contribuído para o aumento das médias neste mês.

O mês de junho apresentou as menores médias de velocidade dos ventos de

todos os meses; baixos índices de: precipitação pluviométrica, baixa radiação solar

e temperatura ambiente; além de índices de pressão atmosférica acima da média

dos meses. É um mês frio, então propício à formação de inversões térmicas, ou seja,

fatores considerados desfavoráveis à dispersão atmosférica.

Agosto foi um mês de baixíssimas médias de índice de precipitação pluviométrica,

além de ser um mês frio, portanto sujeito à formação de inversões térmicas, estes

fatores são considerados desfavoráveis à dispersão atmosférica.

207

Para outubro e novembro temos uma situação particular, são meses de

reconhecida estiagem, ou seja, pouca chuva o que prejudica à dispersão, porém não

temos uma avaliação gráfica perfeita de correlação negativa entre os parâmetros de

precipitação pluviométrica e média dos valores de SO

, porque os 18 meses de

análises envolvem dois segundos semestres do ano, pois o início de aquisição dos

dados aconteceu em 01/07/2004 e neste ano de forma atípica estes dois meses

foram de altíssimos índices de precipitação pluviométrica, chovendo muito em

poucos dias destes meses, aumentando a pluviometria, mas não reduzindo

significativamente as médias dos valores de SO

, o que está influindo na assinatura

do gráfico de precipitação pluviométrica de uma forma não muito característica.

Durante este trabalho não tivemos acesso aos dados relativos aos

parâmetros de camada de mistura, fundamentais, à avaliação de inversão térmica, a

estação meteorológica não possuía equipamentos que pudessem aquisitar estes

dados, entendemos que uma análise que inclua esta avaliação estará muito mais

completa.

Identificamos neste trabalho, que as análises sazonais dos dados de uma

rede de monitoramento de qualidade do ar são uma forte ferramenta de apoio à

gestão das emissões de SO

de uma refinaria de grande porte, através delas o

gestor de emissões de uma refinaria, que possua uma rede de monitoramento na

bacia aérea de sua área de influência, poderá de acordo com estas análises,

associadas às previsões meteorológicas, selecionar a data (hora, dia e mês) menos

impactante, para a bacia aérea envolvida, caso seja necessária uma intervenção

programada em seu Hardware, ou em caso de necessidade de uma parada não

programada o melhor horário do dia ou dia da semana para efetuar, por exemplo,

uma manutenção nas unidades, que possam gerar contribuição das emissões de

208

, podendo também ajudar na elaboração de diagnósticos, que fortaleçam as

tomadas de decisão relativas ao planejamento ambiental estratégico das emissões

atmosféricas desta refinaria.

Através da análise sazonal desta série de dados, podemos inferir que se tiver

que se escolher um mês, para realizar uma intervenção no hardware desta refinaria,

que influencie no aumento das emissões de SO

, o mês que probabilisticamente

causaria menos impacto à comunidade do entorno seria em janeiro. Se fosse uma

intervenção de dois dias, seria melhor que fosse ao final de semana, sendo uma

intervenção de um só dia na semana, este dia seria um domingo. Havendo uma

intervenção de horas melhor é que seja entre o horário de 22:00h às 08:00h. Não

podemos esquecer que esta análise esta baseada em dados estatísticos, que nos

levam a acreditar que estas datas e horários, probabilisticamente são os que

causariam menores impactos à região do entorno, de acordo com o volume de

dados analisados.

209

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