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55. Controle da Poluição Ambiental

Editores de Capítulo: Jerry Spiegel e Lucien Y. Maystre


 

Conteúdo

Tabelas e Figuras

Controle e Prevenção da Poluição Ambiental
Jerry Spiegel e Lucien Y. Maystre

Gestão da Poluição do Ar
Dietrich Schwela e Berenice Goelzer

Poluição do Ar: Modelagem da Dispersão de Poluentes do Ar
Marion Wichmann-Fiebig

Monitoramento da qualidade do ar
Hans-Ulrich Pfeffer e Peter Bruckmann

Controle de poluição do ar
João Elias

Controle de Poluição da Água
Herbert C. Preul

Projeto de recuperação de esgoto da região de Dan: um estudo de caso
Alexandre Donagi

Princípios de Gestão de Resíduos
Lucien Y. Maystre

Gestão e Reciclagem de Resíduos Sólidos
Niels Jorn Hahn e Poul S. Lauridsen

Estudo de Caso: Controle e Prevenção da Poluição Multimídia Canadense nos Grandes Lagos
Thomas Tseng, Victor Shantora e Ian R. Smith

Tecnologias de produção mais limpas
David Bennett

Tabelas

Clique em um link abaixo para visualizar a tabela no contexto do artigo.

1. Poluentes atmosféricos comuns e suas fontes
2. Parâmetros de planejamento de medição
3. Procedimentos de medição manual para gases inorgânicos
4. Procedimentos de medição automatizados para gases inorgânicos
5. Procedimentos de medição para partículas suspensas
6. Procedimentos de medição de longa distância
7. Procedimentos cromatográficos de medição da qualidade do ar
8. Monitoramento sistemático da qualidade do ar na Alemanha
9. Etapas na seleção de controles de poluição
10. Padrões de qualidade do ar para dióxido de enxofre
11. Padrões de qualidade do ar para benzeno
12. Exemplos da melhor tecnologia de controle disponível
13. Gás industrial: métodos de limpeza
14. Taxas de emissão de amostras para processos industriais
15.  Operações e processos de tratamento de águas residuais
16. Lista de parâmetros investigados
17. Parâmetros investigados nos poços de recuperação
18. Fontes de resíduos
19. Critérios para seleção de substâncias
20. Reduções nas liberações de dioxina e furano no Canadá

figuras

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Quarta-feira, 09 Março 2011 15: 25

Controle e Prevenção da Poluição Ambiental

Ao longo do século XX, o crescente reconhecimento dos impactos ambientais e de saúde pública associados às atividades antrópicas (discutido no capítulo Riscos de saúde ambiental) tem estimulado o desenvolvimento e a aplicação de métodos e tecnologias para reduzir os efeitos da poluição. Nesse contexto, os governos adotaram medidas regulatórias e outras políticas (discutidas no capítulo Politica ambiental) para minimizar os efeitos negativos e garantir que os padrões de qualidade ambiental sejam alcançados.

O objetivo deste capítulo é fornecer uma orientação para os métodos que são aplicados para controlar e prevenir a poluição ambiental. Serão introduzidos os princípios básicos seguidos para eliminar os impactos negativos na qualidade da água, ar ou terra; a mudança de ênfase do controle para a prevenção será considerada; e as limitações da construção de soluções para mídias ambientais individuais serão examinadas. Não basta, por exemplo, proteger o ar removendo vestígios de metais de um gás de combustão apenas para transferir esses contaminantes para o solo por meio de práticas inadequadas de gerenciamento de resíduos sólidos. São necessárias soluções multimédia integradas.

A Abordagem de Controle de Poluição

As consequências ambientais da rápida industrialização resultaram em inúmeros incidentes de contaminação de locais de recursos terrestres, aéreos e hídricos com materiais tóxicos e outros poluentes, ameaçando os seres humanos e os ecossistemas com sérios riscos à saúde. O uso mais extensivo e intensivo de materiais e energia criou pressões cumulativas sobre a qualidade dos ecossistemas locais, regionais e globais.

Antes de haver um esforço conjunto para restringir o impacto da poluição, a gestão ambiental ia pouco além da tolerância do laissez-faire, temperada pelo descarte de resíduos para evitar incômodos perturbadores locais concebidos em uma perspectiva de curto prazo. A necessidade de reparação foi reconhecida, por exceção, nos casos em que o dano foi considerado inaceitável. À medida que se intensificava o ritmo da atividade industrial e crescia a compreensão dos efeitos cumulativos, controle de poluição paradigma tornou-se a abordagem dominante para a gestão ambiental.

Dois conceitos específicos serviram de base para a abordagem de controle:

  • que o capacidade assimilativa conceito, que afirma a existência de um nível especificado de emissões no meio ambiente que não leva a efeitos ambientais ou à saúde humana inaceitáveis
  • que o princípio de controle conceito, que assume que os danos ambientais podem ser evitados controlando a maneira, o tempo e a taxa em que os poluentes entram no meio ambiente

 

Sob a abordagem de controle de poluição, as tentativas de proteger o meio ambiente têm se baseado especialmente no isolamento de contaminantes do meio ambiente e no uso de filtros de fim de tubo e lavadores. Essas soluções tendem a se concentrar em objetivos de qualidade ambiental ou limites de emissão específicos do meio, e têm sido direcionadas principalmente para descargas de fontes pontuais em meios ambientais específicos (ar, água, solo).

Aplicação de tecnologias de controle de poluição

A aplicação de métodos de controle de poluição tem demonstrado eficácia considerável no controle de problemas de poluição - particularmente aqueles de caráter local. A aplicação de tecnologias apropriadas é baseada em uma análise sistemática da fonte e natureza da emissão ou descarga em questão, de sua interação com o ecossistema e o problema de poluição ambiental a ser abordado, e o desenvolvimento de tecnologias apropriadas para mitigar e monitorar os impactos da poluição .

Em seu artigo sobre controle da poluição do ar, Dietrich Schwela e Berenice Goelzer explicam a importância e as implicações de adotar uma abordagem abrangente para avaliação e controle de fontes pontuais e não pontuais de poluição do ar. Eles também destacam os desafios - e oportunidades - que estão sendo enfrentados em países que estão passando por uma rápida industrialização sem ter tido um forte componente de controle de poluição acompanhando o desenvolvimento anterior.

Marion Wichman-Fiebig explica os métodos que são aplicados para modelar a dispersão de poluentes atmosféricos para determinar e caracterizar a natureza dos problemas de poluição. Isso forma a base para entender os controles que devem ser colocados em vigor e para avaliar sua eficácia. À medida que a compreensão dos impactos potenciais se aprofundou, a avaliação dos efeitos se expandiu da escala local para a regional e para a escala global.

Hans-Ulrich Pfeffer e Peter Bruckmann fornecem uma introdução aos equipamentos e métodos usados ​​para monitorar a qualidade do ar, de modo que os problemas potenciais de poluição possam ser avaliados e a eficácia das intervenções de controle e prevenção possam ser avaliadas.

John Elias fornece uma visão geral dos tipos de controle de poluição do ar que podem ser aplicados e as questões que devem ser abordadas na seleção de opções apropriadas de gerenciamento de controle de poluição.

O desafio do controle da poluição da água é abordado por Herbert Preul em um artigo que explica as bases pelas quais as águas naturais da Terra podem ser poluídas por fontes pontuais, difusas e intermitentes; a base para regular a poluição da água; e os diferentes critérios que podem ser aplicados na determinação dos programas de controle. Preul explica a forma como as descargas são recebidas em corpos d'água e podem ser analisadas e avaliadas para avaliar e gerenciar riscos. Finalmente, é fornecida uma visão geral das técnicas que são aplicadas para o tratamento de águas residuais em larga escala e controle da poluição da água.

Um estudo de caso fornece um exemplo vívido de como as águas residuais podem ser reutilizadas - um tópico de considerável importância na busca de maneiras pelas quais os recursos ambientais possam ser usados ​​de forma eficaz, especialmente em circunstâncias de escassez. Alexander Donagi fornece um resumo da abordagem que tem sido adotada para o tratamento e recarga de águas subterrâneas de águas residuais municipais para uma população de 1.5 milhão em Israel.

Gestão Integral de Resíduos

Sob a perspectiva do controle da poluição, os resíduos são vistos como um subproduto indesejável do processo produtivo que deve ser contido de forma a garantir que os recursos solo, água e ar não sejam contaminados além dos níveis considerados aceitáveis. Lucien Maystre fornece uma visão geral das questões que devem ser abordadas na gestão de resíduos, fornecendo um link conceitual para os papéis cada vez mais importantes da reciclagem e da prevenção da poluição.

Em resposta à ampla evidência da contaminação grave associada ao gerenciamento irrestrito de resíduos, os governos estabeleceram padrões para práticas aceitáveis ​​de coleta, manuseio e descarte para garantir a proteção ambiental. Atenção especial tem sido dada aos critérios de disposição ambientalmente segura através de aterros sanitários, incineração e tratamento de resíduos perigosos.

Para evitar a carga ambiental potencial e os custos associados ao descarte de resíduos e promover uma administração mais completa dos recursos escassos, a minimização e a reciclagem de resíduos têm recebido atenção crescente. Niels Hahn e Poul Lauridsen fornecem um resumo das questões abordadas na busca da reciclagem como uma estratégia preferencial de gerenciamento de resíduos e consideram as possíveis implicações disso para a exposição do trabalhador.

Mudando a ênfase para a prevenção da poluição

A redução de fim de tubo corre o risco de transferir a poluição de um meio para outro, onde pode causar problemas ambientais igualmente sérios ou até mesmo acabar como uma fonte indireta de poluição para o mesmo meio. Embora não seja tão caro quanto a remediação, a redução de fim de tubo pode contribuir significativamente para os custos dos processos de produção sem contribuir com nenhum valor. Normalmente, também está associado a regimes regulatórios que adicionam outros conjuntos de custos associados à aplicação da conformidade.

Embora a abordagem de controle de poluição tenha alcançado um sucesso considerável na produção de melhorias de curto prazo para problemas locais de poluição, ela tem sido menos eficaz na abordagem de problemas cumulativos que são cada vez mais reconhecidos em níveis regionais (por exemplo, chuva ácida) ou globais (por exemplo, destruição da camada de ozônio). .

O objetivo de um programa de controle da poluição ambiental voltado para a saúde é promover uma melhor qualidade de vida, reduzindo a poluição ao nível mais baixo possível. Programas e políticas de controle da poluição ambiental, cujas implicações e prioridades variam de país para país, cobrem todos os aspectos da poluição (ar, água, terra e assim por diante) e envolvem a coordenação entre áreas como desenvolvimento industrial, planejamento urbano, desenvolvimento de recursos hídricos e transporte políticas.

Thomas Tseng, Victor Shantora e Ian Smith fornecem um exemplo de estudo de caso do impacto multimídia que a poluição teve em um ecossistema vulnerável sujeito a muitos estresses - os Grandes Lagos da América do Norte. A eficácia limitada do modelo de controle de poluição em lidar com toxinas persistentes que se dissipam pelo meio ambiente é particularmente examinada. Ao focar na abordagem adotada em um país e nas implicações que isso tem para a ação internacional, são ilustradas as implicações para as ações que abordam a prevenção, bem como o controle.

À medida que as tecnologias de controle da poluição ambiental se tornaram mais sofisticadas e caras, tem havido um interesse crescente em formas de incorporar a prevenção no projeto de processos industriais - com o objetivo de eliminar os efeitos nocivos ao meio ambiente e, ao mesmo tempo, promover a competitividade das indústrias. Entre os benefícios das abordagens de prevenção da poluição, tecnologias limpas e redução do uso de tóxicos está o potencial de eliminar a exposição do trabalhador a riscos à saúde.

David Bennett fornece uma visão geral de por que a prevenção da poluição está emergindo como uma estratégia preferencial e como ela se relaciona com outros métodos de gestão ambiental. Essa abordagem é fundamental para implementar a mudança para o desenvolvimento sustentável, amplamente endossada desde o lançamento da Comissão de Comércio e Desenvolvimento das Nações Unidas em 1987 e reiterada na Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (UNCED) em 1992.

A abordagem de prevenção da poluição se concentra diretamente no uso de processos, práticas, materiais e energia que evitam ou minimizam a criação de poluentes e resíduos na fonte, e não em medidas “adicionais” de redução. Embora o compromisso corporativo desempenhe um papel crítico na decisão de buscar a prevenção da poluição (ver Bringer e Zoesel em Politica ambiental), Bennett chama a atenção para os benefícios sociais na redução dos riscos para o ecossistema e para a saúde humana – e para a saúde dos trabalhadores em particular. Ele identifica princípios que podem ser aplicados de maneira útil na avaliação de oportunidades para a adoção dessa abordagem.

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 15: 30

Gestão da Poluição do Ar

A gestão da poluição do ar visa a eliminação, ou redução a níveis aceitáveis, de gases poluentes atmosféricos, material particulado em suspensão e agentes físicos e, até certo ponto, biológicos, cuja presença na atmosfera pode causar efeitos adversos à saúde humana (por exemplo, irritação, aumento da incidência ou prevalência de doenças respiratórias, morbidade, câncer, excesso de mortalidade) ou bem-estar (por exemplo, efeitos sensoriais, redução da visibilidade), efeitos deletérios na vida animal ou vegetal, danos a materiais de valor econômico para a sociedade e danos ao meio ambiente (por exemplo, modificações climáticas). Os graves perigos associados aos poluentes radioativos, bem como os procedimentos especiais exigidos para seu controle e disposição, também merecem atenção especial.

A importância da gestão eficiente da poluição do ar interior e exterior não pode ser subestimada. A menos que haja um controle adequado, a multiplicação das fontes de poluição no mundo moderno pode levar a danos irreparáveis ​​ao meio ambiente e ao homem.

O objetivo deste artigo é fornecer uma visão geral das possíveis abordagens para o gerenciamento da poluição do ar ambiente causada por veículos automotores e fontes industriais. No entanto, deve ser enfatizado desde o início que a poluição do ar interior (em particular, nos países em desenvolvimento) pode desempenhar um papel ainda maior do que a poluição do ar exterior devido à observação de que as concentrações de poluentes do ar interior são muitas vezes substancialmente mais elevadas do que as concentrações exteriores.

Além das considerações de emissões de fontes fixas ou móveis, a gestão da poluição do ar envolve a consideração de fatores adicionais (como topografia e meteorologia, participação da comunidade e do governo, entre muitos outros), todos os quais devem ser integrados em um programa abrangente. Por exemplo, as condições meteorológicas podem afetar muito as concentrações ao nível do solo resultantes da mesma emissão de poluentes. As fontes de poluição do ar podem estar espalhadas por uma comunidade ou região e seus efeitos podem ser sentidos ou seu controle pode envolver mais de uma administração. Além disso, a poluição do ar não respeita quaisquer fronteiras e as emissões de uma região podem induzir efeitos em outra região pelo transporte de longa distância.

A gestão da poluição do ar, portanto, requer uma abordagem multidisciplinar, bem como um esforço conjunto de entidades privadas e governamentais.

Fontes de Poluição Atmosférica

As fontes de poluição do ar causada pelo homem (ou fontes de emissão) são basicamente de dois tipos:

  • estacionário, que podem ser subdivididos em fontes de área, como produção agrícola, mineração e pedreiras, fontes industriais, pontuais e de área, como fabricação de produtos químicos, produtos minerais não metálicos, indústrias básicas de metal, geração de energia e fontes comunitárias (por exemplo, aquecimento de casas e edifícios, incineradores de resíduos municipais e lamas de depuração, lareiras, cozinhas, serviços de lavandaria e instalações de limpeza)
  • móvel, compreendendo qualquer forma de veículos com motor de combustão (por exemplo, carros leves movidos a gasolina, veículos leves e pesados ​​movidos a diesel, motocicletas, aeronaves, incluindo fontes de linha com emissões de gases e material particulado do tráfego de veículos).

 

Além disso, existem também fontes naturais de poluição (por exemplo, áreas erodidas, vulcões, certas plantas que liberam grandes quantidades de pólen, fontes de bactérias, esporos e vírus). Fontes naturais não são discutidas neste artigo.

Tipos de poluentes do ar

Os poluentes atmosféricos são normalmente classificados em partículas em suspensão (poeiras, fumos, névoas, fumos), gases poluentes (gases e vapores) e odores. Alguns exemplos de poluentes usuais são apresentados a seguir:

Material particulado suspenso (SPM, PM-10) inclui exaustão de diesel, cinzas volantes de carvão, poeiras minerais (por exemplo, carvão, amianto, calcário, cimento), poeiras e vapores metálicos (por exemplo, zinco, cobre, ferro, chumbo) e névoas ácidas (por exemplo , ácido sulfúrico), fluoretos, pigmentos de tinta, névoas de pesticidas, negro de fumo e fumaça de óleo. Poluentes particulados suspensos, além de seus efeitos de provocar doenças respiratórias, cânceres, corrosão, destruição de plantas e assim por diante, também podem constituir um incômodo (por exemplo, acúmulo de sujeira), interferir com a luz solar (por exemplo, formação de poluição atmosférica e neblina devido a dispersão de luz) e atuam como superfícies catalíticas para reação de produtos químicos adsorvidos.

Poluentes gasosos incluem compostos de enxofre (por exemplo, dióxido de enxofre (SO2) e trióxido de enxofre (SO3)), monóxido de carbono, compostos de nitrogênio (por exemplo, óxido nítrico (NO), dióxido de nitrogênio (NO2), amônia), compostos orgânicos (por exemplo, hidrocarbonetos (HC), compostos orgânicos voláteis (VOC), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), aldeídos), compostos de halogênio e derivados de halogênio (por exemplo, HF e HCl), sulfeto de hidrogênio, dissulfeto de carbono e mercaptanos (odores).

Os poluentes secundários podem ser formados por reações térmicas, químicas ou fotoquímicas. Por exemplo, por ação térmica, o dióxido de enxofre pode oxidar a trióxido de enxofre que, dissolvido em água, dá origem à formação de névoa de ácido sulfúrico (catalisada por manganês e óxidos de ferro). Reações fotoquímicas entre óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos reativos podem produzir ozônio (O3), formaldeído e nitrato de peroxiacetil (PAN); reações entre HCl e formaldeído podem formar éter bis-clorometílico.

Enquanto alguns odores são conhecidos por serem causados ​​por agentes químicos específicos, como sulfeto de hidrogênio (H2S), dissulfeto de carbono (CS2) e mercaptanos (R-SH ou R1-S-R2) outros são difíceis de definir quimicamente.

Exemplos dos principais poluentes associados a algumas fontes industriais de poluição do ar são apresentados na tabela 1 (Economopoulos 1993).

Tabela 1. Poluentes atmosféricos comuns e suas fontes

Categoria

fonte

Poluentes emitidos

Agricultura

Queima aberta

SPM, CO, VOC

Mineração e
extração

Mineração de carvão

Petróleo bruto
e produção de gás natural

Mineração de minério não ferroso

extração de pedra

SPM, SO2, Eu não tenhox, COV

SO2

SPM, Pb

SPM

Indústria​

Alimentos, bebidas e tabaco

Indústrias têxteis e de couro

Produtos de madeira

Produtos de papel, impressão

SPM, CO, COV, H2S

SPM, COV

SPM, COV

SPM, SO2,CO,VOC,H2S, R-SH

Fabricar
de produtos químicos

Anidrido ftálico

Cloro-álcalis

Ácido clorídrico

Acido hidrosulfurico

Ácido sulfúrico

Ácido nítrico

Ácido fosfórico

Óxido de chumbo e pigmentos

Amônia

Carbonato de sódio

Carboneto de cálcio

Ácido adípico

chumbo alquílico

anidrido maleico e
ácido tereftálico

Fertilizante e
produção de pesticidas

Nitrato de amônio

Sulfato de amônia

Resinas sintéticas, plástico
materiais, fibras

Tintas, vernizes, lacas

Sabão

Negro de fumo e tinta de impressão

Trinitrotolueno

SPM, SO2,CO,VOC

Cl2

HCl

HF, SiF4

SO2, SO3

NÃOx

SPM, F2

SPM, Pb

SPM, SO2, Eu não tenhox, CO, COV, NH3

SPM, NH3

SPM

SPM, NÃOx,CO,VOC

Pb

CO, COV

SPM, NH3

SPM, NH3, H.N.O.3

VOC

SPM, COV, H2S, CS2

SPM, COV

SPM

SPM, SO2, Eu não tenhox,CO,VOC,H2S

SPM, SO2, Eu não tenhox, SO3, H.N.O.3

Refinarias de petróleo

Produtos diversos
de petróleo e carvão

SPM, SO2, Eu não tenhox,CO,VOC

Mineral não metálico
fabricação de produtos

Produtos de vidro

Produtos estruturais de argila

Cimento, cal e gesso

SPM, SO2, Eu não tenhox,CO,VOC,F

SPM, SO2, Eu não tenhox,CO,VOC,F2

SPM, SO2, Eu não tenhoxCO

indústrias de metal de base

Ferro e aço

Indústrias não ferrosas

SPM, SO2, Eu não tenhox, CO, COV, Pb

SPM, SO2, F, Pb

A geração de energia

Eletricidade, gás e vapor

SPM, SO2, Eu não tenhox, CO, COV, SO3, Pb

Atacado e
Comercio de varejo

Armazenamento de combustível, operações de enchimento

VOC

Transporte

 

SPM, SO2, Eu não tenhox, CO, COV, Pb

Serviços comunitarios

incineradores municipais

SPM, SO2, Eu não tenhox, CO, COV, Pb

Fonte: Economopoulos 1993

Planos de Implementação de Ar Limpo

A gestão da qualidade do ar visa a preservação da qualidade ambiental, prescrevendo o grau de poluição tolerado, cabendo às autoridades locais e aos poluidores conceber e implementar ações para garantir que esse grau de poluição não seja ultrapassado. Um exemplo de legislação dentro desta abordagem é a adoção de padrões de qualidade do ar ambiente baseados, muitas vezes, em diretrizes de qualidade do ar (OMS 1987) para diferentes poluentes; estes são os níveis máximos aceitos de poluentes (ou indicadores) na área-alvo (por exemplo, ao nível do solo em um ponto específico de uma comunidade) e podem ser padrões primários ou secundários. Os padrões primários (OMS 1980) são os níveis máximos compatíveis com uma margem de segurança adequada e com a preservação da saúde pública, devendo ser cumpridos dentro de um prazo determinado; os padrões secundários são aqueles julgados necessários para a proteção contra efeitos adversos conhecidos ou previstos, exceto riscos à saúde (principalmente na vegetação) e devem ser cumpridos “dentro de um prazo razoável”. Os padrões de qualidade do ar são valores de curto, médio ou longo prazo válidos por 24 horas por dia, 7 dias por semana, e para exposição mensal, sazonal ou anual de todos os indivíduos vivos (incluindo subgrupos sensíveis, como crianças, idosos e o doentes), bem como objetos não vivos; isso contrasta com os níveis máximos permitidos para exposição ocupacional, que são para uma exposição semanal parcial (por exemplo, 8 horas por dia, 5 dias por semana) de trabalhadores adultos e supostamente saudáveis.

Medidas típicas na gestão da qualidade do ar são medidas de controle na fonte, por exemplo, aplicação do uso de conversores catalíticos em veículos ou de padrões de emissão em incineradores, planejamento do uso do solo e fechamento de fábricas ou redução do tráfego durante condições climáticas desfavoráveis . A melhor gestão da qualidade do ar enfatiza que as emissões de poluentes atmosféricos devem ser reduzidas ao mínimo; isso é basicamente definido por meio de padrões de emissão para fontes únicas de poluição do ar e pode ser alcançado para fontes industriais, por exemplo, por meio de sistemas fechados e coletores de alta eficiência. Um padrão de emissão é um limite na quantidade ou concentração de um poluente emitido por uma fonte. Este tipo de legislação exige uma decisão, para cada setor, sobre a melhor forma de controlar suas emissões (isto é, fixar padrões de emissão).

O objetivo básico da gestão da poluição do ar é derivar um plano de implementação de ar limpo (ou plano de redução da poluição do ar) (Schwela e Köth-Jahr 1994), que consiste nos seguintes elementos:

  • descrição da área em relação à topografia, meteorologia e socioeconomia
  • inventário de emissões
  • comparação com padrões de emissão
  • inventário de concentrações de poluentes atmosféricos
  • concentrações simuladas de poluentes atmosféricos
  • comparação com os padrões de qualidade do ar
  • inventário de efeitos sobre a saúde pública e o meio ambiente
  • análise causal
  • medidas de controle
  • custo das medidas de controle
  • custo de saúde pública e efeitos ambientais
  • análise de custo-benefício (custos de controle vs. custos de esforços)
  • transporte e planejamento do uso da terra
  • plano de execução; compromisso de recursos
  • projeções para o futuro sobre população, tráfego, indústrias e consumo de combustível
  • estratégias de acompanhamento.

 

Algumas dessas questões serão descritas a seguir.

Inventário de Emissões; Comparação com os Padrões de Emissão

O inventário de emissões é uma listagem mais completa de fontes em uma determinada área e de suas emissões individuais, estimadas com a maior precisão possível de todas as fontes emissoras de ponto, linha e área (difusas). Quando essas emissões são comparadas com os padrões de emissão estabelecidos para uma determinada fonte, são dadas as primeiras dicas sobre possíveis medidas de controle caso os padrões de emissão não sejam cumpridos. O inventário de emissões também serve para avaliar uma lista prioritária de fontes importantes de acordo com a quantidade de poluentes emitidos e indica a influência relativa de diferentes fontes – por exemplo, tráfego em comparação com fontes industriais ou residenciais. O inventário de emissões também permite uma estimativa das concentrações de poluentes atmosféricos para aqueles poluentes para os quais as medições de concentração ambiente são difíceis ou muito caras de realizar.

Inventário de Concentrações de Poluentes Atmosféricos; Comparação com os Padrões de Qualidade do Ar

O inventário das concentrações de poluentes atmosféricos sintetiza os resultados da monitorização dos poluentes atmosféricos ambientais em termos de médias anuais, percentis e tendências dessas quantidades. Os compostos medidos para tal inventário incluem o seguinte:

  • dióxido de enxofre
  • óxidos de nitrogênio
  • material particulado suspenso
  • monóxido de carbono
  • ozônio
  • metais pesados ​​(Pb, Cd, Ni, Cu, Fe, As, Be)
  • hidrocarbonetos aromáticos policíclicos: benzo(a)pireno, benzo(e)pireno, benzo(a)antraceno, dibenzo(uma,h)antraceno, benzooi)perileno, coronen
  • Compostos orgânicos voláteis: n-hexano, benzeno, 3-metil-hexano, n-heptano, tolueno, octano, etil-benzeno xileno (o-,m-,p-), n-nonano, isopropilbenzeno, propilbenzeno, n-2-/3-/4-etiltolueno, 1,2,4-/1,3,5-trimetilbenzeno, triclorometano, 1,1,1 tricloroetano, tetraclorometano, tri-/tetracloroeteno.

 

A comparação das concentrações de poluentes atmosféricos com os padrões ou diretrizes de qualidade do ar, se existirem, indica áreas problemáticas para as quais uma análise causal deve ser realizada para descobrir quais fontes são responsáveis ​​pelo não cumprimento. A modelagem de dispersão deve ser usada na realização dessa análise causal (consulte “Poluição do ar: Modelagem da dispersão de poluentes do ar”). Os dispositivos e procedimentos usados ​​no monitoramento atual da poluição do ar são descritos em “Monitoramento da qualidade do ar”.

Concentrações Simuladas de Poluentes do Ar; Comparação com os Padrões de Qualidade do Ar

A partir do inventário de emissões, com seus milhares de compostos que não podem ser todos monitorados no ar ambiente por questões de economia, o uso de modelagem de dispersão pode ajudar a estimar as concentrações de compostos mais “exóticos”. Usando parâmetros meteorológicos apropriados em um modelo de dispersão adequado, médias anuais e percentis podem ser estimados e comparados com padrões ou diretrizes de qualidade do ar, se existirem.

Inventário de Efeitos na Saúde Pública e no Meio Ambiente; Análise causal

Outra importante fonte de informação é o inventário de efeitos (Ministerium für Umwelt 1993), que consiste em resultados de estudos epidemiológicos na área em questão e de efeitos da poluição do ar observados em receptores biológicos e materiais como, por exemplo, plantas, animais e construção metais e pedras de construção. Os efeitos observados atribuídos à poluição do ar devem ser analisados ​​causalmente em relação ao componente responsável por um determinado efeito – por exemplo, aumento da prevalência de bronquite crônica em uma área poluída. Se o composto ou compostos foram fixados em uma análise causal (análise de composto-causal), uma segunda análise deve ser realizada para descobrir as fontes responsáveis ​​(análise de origem-causal).

Medidas de controle; Custo das Medidas de Controle

As medidas de controle para instalações industriais incluem dispositivos de limpeza de ar adequados, bem projetados, bem instalados, operados e mantidos com eficiência, também chamados de separadores ou coletores. Um separador ou coletor pode ser definido como um “aparelho para separar qualquer um ou mais dos seguintes elementos de um meio gasoso no qual estão suspensos ou misturados: partículas sólidas (filtro e separadores de poeira), partículas líquidas (filtro e separador de gotículas) e gases (purificador de gás)”. Os tipos básicos de equipamentos de controle de poluição do ar (discutidos mais adiante em “Controle de poluição do ar”) são os seguintes:

  • para material particulado: separadores inerciais (por exemplo, ciclones); filtros de tecido (baghouses); precipitadores eletrostáticos; coletores úmidos (lavadores)
  • para poluentes gasosos: coletores úmidos (lavadores); unidades de adsorção (por exemplo, leitos de adsorção); pós-combustores, que podem ser de queima direta (incineração térmica) ou catalítica (combustão catalítica).

 

Coletores úmidos (lavadores) podem ser usados ​​para coletar, ao mesmo tempo, poluentes gasosos e material particulado. Além disso, certos tipos de dispositivos de combustão podem queimar gases e vapores combustíveis, bem como certos aerossóis combustíveis. Dependendo do tipo de efluente, pode ser utilizado um ou uma combinação de mais de um coletor.

O controlo dos odores quimicamente identificáveis ​​assenta no controlo do(s) agente(s) químico(s) de que emanam (por exemplo, por absorção, por incineração). No entanto, quando um odor não é definido quimicamente ou o agente produtor é encontrado em níveis extremamente baixos, outras técnicas podem ser usadas, como mascaramento (por um agente mais forte, mais agradável e inofensivo) ou neutralização (por um aditivo que neutraliza ou parcialmente neutraliza o odor ofensivo).

Deve-se ter em mente que operação e manutenção adequadas são indispensáveis ​​para garantir a eficiência esperada de um coletor. Isso deve ser assegurado na fase de planejamento, tanto do ponto de vista de know-how quanto financeiro. Os requisitos de energia não devem ser negligenciados. Ao selecionar um dispositivo de limpeza de ar, não apenas o custo inicial, mas também os custos operacionais e de manutenção devem ser considerados. Sempre que se trate de poluentes de alta toxicidade, deve-se garantir alta eficiência, bem como procedimentos especiais para manutenção e descarte de resíduos.

As medidas fundamentais de controle em instalações industriais são as seguintes:

Substituição de materiais. Exemplos: substituição de solventes menos tóxicos por altamente tóxicos utilizados em determinados processos industriais; uso de combustíveis com menor teor de enxofre (por exemplo, carvão lavado), portanto, dando origem a menos compostos de enxofre e assim por diante.

Modificação ou alteração do processo ou equipamento industrial. Exemplos: na indústria siderúrgica, mudança de minério bruto para minério sinterizado peletizado (para reduzir a poeira liberada durante o manuseio do minério); uso de sistemas fechados ao invés de abertos; mudança de sistemas de aquecimento de combustível para vapor, água quente ou sistemas elétricos; uso de catalisadores nas saídas de ar de exaustão (processos de combustão) e assim por diante.

Modificações nos processos, bem como no layout da planta, também podem facilitar e/ou melhorar as condições de dispersão e coleta de poluentes. Por exemplo, um layout diferente da planta pode facilitar a instalação de um sistema de exaustão local; o desempenho de um processo a uma taxa mais baixa pode permitir o uso de um determinado coletor (com limitações de volume, mas adequado). Modificações de processo que concentram diferentes fontes de efluentes estão intimamente relacionadas ao volume de efluente tratado, e a eficiência de alguns equipamentos de purificação do ar aumenta com a concentração de poluentes no efluente. Tanto a substituição de materiais quanto a modificação de processos podem apresentar limitações técnicas e/ou econômicas, que devem ser consideradas.

Limpeza e armazenamento adequados. Exemplos: sanitização rigorosa no processamento de alimentos e produtos de origem animal; evitar o armazenamento aberto de produtos químicos (por exemplo, pilhas de enxofre) ou materiais empoeirados (por exemplo, areia) ou, na falta disso, borrifar as pilhas de partículas soltas com água (se possível) ou aplicar revestimentos de superfície (por exemplo, agentes umectantes, plástico) a pilhas de materiais que podem liberar poluentes.

Descarte adequado de resíduos. Exemplos: evitar o simples acúmulo de resíduos químicos (como restos de reatores de polimerização), bem como o despejo de materiais poluentes (sólidos ou líquidos) em cursos d'água. Esta última prática não só causa poluição da água, mas também pode criar uma fonte secundária de poluição do ar, como no caso de resíduos líquidos de fábricas de celulose de processamento de sulfito, que liberam poluentes gasosos com odor desagradável.

Manutenção. Exemplo: motores de combustão interna bem conservados e bem ajustados produzem menos monóxido de carbono e hidrocarbonetos.

Práticas de trabalho. Exemplo: levar em consideração as condições meteorológicas, principalmente ventos, ao pulverizar pesticidas.

Por analogia com as práticas adequadas no local de trabalho, as boas práticas a nível comunitário podem contribuir para o controlo da poluição atmosférica - por exemplo, alterações na utilização de veículos motorizados (mais transportes colectivos, automóveis pequenos, etc.) isolamento de edifícios para exigir menos aquecimento, melhores combustíveis e assim por diante).

As medidas de controlo das emissões veiculares são adequadas e eficientes programas obrigatórios de inspecção e manutenção que se aplicam ao parque automóvel existente, programas de fiscalização da utilização de conversores catalíticos em automóveis novos, substituição agressiva de automóveis movidos a energia solar/bateria por movidos a combustível , regulação do tráfego rodoviário e conceitos de planejamento de transporte e uso do solo.

As emissões dos veículos motorizados são controladas pelo controle das emissões por milha percorrida por veículo (VMT) e pelo controle do próprio VMT (Walsh 1992). As emissões por VMT podem ser reduzidas controlando o desempenho do veículo - hardware, manutenção - para carros novos e em uso. A composição do combustível da gasolina com chumbo pode ser controlada pela redução do teor de chumbo ou enxofre, o que também tem um efeito benéfico na diminuição das emissões de HC dos veículos. A redução dos níveis de enxofre no combustível diesel como forma de diminuir a emissão de partículas diesel tem o efeito benéfico adicional de aumentar o potencial de controle catalítico das emissões de partículas diesel e HC orgânicos.

Outra importante ferramenta de gestão para reduzir as emissões evaporativas e de reabastecimento dos veículos é o controle da volatilidade da gasolina. O controle da volatilidade do combustível pode reduzir significativamente as emissões de HC por evaporação do veículo. O uso de aditivos oxigenados na gasolina reduz a exaustão de HC e CO, desde que a volatilidade do combustível não seja aumentada.

A redução do VMT é um meio adicional de controlar as emissões veiculares por meio de estratégias de controle como

  • uso de meios de transporte mais eficientes
  • aumentando o número médio de passageiros por carro
  • espalhando cargas de tráfego de pico congestionadas
  • redução da demanda de viagens.

 

Embora essas abordagens promovam a economia de combustível, elas ainda não são aceitas pela população em geral e os governos não tentaram implementá-las seriamente.

Todas essas soluções tecnológicas e políticas para o problema do veículo motorizado, exceto a substituição de carros elétricos, são cada vez mais compensadas pelo crescimento da população de veículos. O problema do veículo só pode ser resolvido se o problema do crescimento for tratado de maneira apropriada.

Custo da Saúde Pública e Efeitos Ambientais; Análise de custo-benefício

A estimativa dos custos da saúde pública e dos efeitos ambientais é a parte mais difícil de um plano de implementação de ar limpo, pois é muito difícil estimar o valor da redução ao longo da vida de doenças incapacitantes, taxas de internação hospitalar e horas de trabalho perdidas. No entanto, esta estimativa e uma comparação com o custo das medidas de controle são absolutamente necessárias para equilibrar os custos das medidas de controle versus os custos de nenhuma medida, em termos de saúde pública e efeitos ambientais.

Planejamento de Transporte e Uso do Solo

O problema da poluição está intimamente ligado ao uso da terra e ao transporte, incluindo questões como planejamento comunitário, projeto de estradas, controle de tráfego e transporte de massa; a preocupações de demografia, topografia e economia; e às preocupações sociais (Venzia 1977). Em geral, as agregações urbanas em rápido crescimento têm sérios problemas de poluição devido a más práticas de uso do solo e transporte. O planejamento de transporte para controle da poluição do ar inclui controles de transporte, políticas de transporte, trânsito de massa e custos de congestionamento nas rodovias. Os controles de transporte têm um impacto importante no público em geral em termos de equidade, repressão e perturbação social e econômica - em particular, controles diretos de transporte, como restrições de veículos motorizados, limitações de gasolina e reduções de emissões de veículos motorizados. As reduções de emissões devido a controles diretos podem ser estimadas e verificadas de forma confiável. Controles indiretos de transporte, como redução de milhas percorridas por veículos por meio da melhoria dos sistemas de transporte de massa, regulamentos de melhoria do fluxo de tráfego, regulamentos sobre estacionamentos, impostos rodoviários e de gasolina, permissões de uso de carros e incentivos para abordagens voluntárias são baseados principalmente em experiências anteriores. experiência de erro e incluem muitas incertezas ao tentar desenvolver um plano de transporte viável.

Os planos de ação nacionais que incorrem em controles indiretos de transporte podem afetar o transporte e o planejamento do uso do solo em relação a rodovias, estacionamentos e shopping centers. O planejamento de longo prazo do sistema de transporte e da área por ele influenciada evitará uma deterioração significativa da qualidade do ar e garantirá o cumprimento dos padrões de qualidade do ar. O transporte de massa é consistentemente considerado como uma solução potencial para os problemas de poluição do ar urbano. A seleção de um sistema de transporte de massa para atender uma área e diferentes divisões modais entre o uso de rodovias e serviços de ônibus ou trens acabará por alterar os padrões de uso do solo. Existe uma divisão ótima que minimizará a poluição do ar; no entanto, isso pode não ser aceitável quando fatores não ambientais são considerados.

O automóvel tem sido considerado o maior gerador de externalidades econômicas já conhecido. Alguns deles, como empregos e mobilidade, são positivos, mas os negativos, como poluição do ar, acidentes com morte e ferimentos, danos à propriedade, ruído, perda de tempo e agravamento, levam à conclusão de que o transporte não é uma indústria de custo decrescente em áreas urbanizadas. Os custos de congestionamento rodoviário são outra externalidade; tempo perdido e custos de congestionamento, no entanto, são difíceis de determinar. Uma verdadeira avaliação dos modos de transporte concorrentes, como o transporte de massa, não pode ser obtida se os custos de viagens de trabalho não incluírem os custos de congestionamento.

O planejamento do uso da terra para o controle da poluição do ar inclui códigos de zoneamento e padrões de desempenho, controles de uso da terra, habitação e desenvolvimento da terra e políticas de planejamento do uso da terra. O zoneamento do uso da terra foi a tentativa inicial de proteger as pessoas, suas propriedades e suas oportunidades econômicas. No entanto, a natureza ubíqua dos poluentes atmosféricos exigia mais do que a separação física de indústrias e áreas residenciais para proteger o indivíduo. Por esta razão, padrões de desempenho baseados inicialmente em decisões estéticas ou qualitativas foram introduzidos em alguns códigos de zoneamento na tentativa de quantificar critérios para identificar problemas potenciais.

As limitações da capacidade assimilativa do ambiente devem ser identificadas para o planejamento do uso da terra a longo prazo. Então, controles de uso da terra podem ser desenvolvidos para ratear a capacidade equitativamente entre as atividades locais desejadas. Os controles de uso da terra incluem sistemas de permissão para revisão de novas fontes estacionárias, regulamentação de zoneamento entre áreas industriais e residenciais, restrição por servidão ou compra de terras, controle de localização de receptores, zoneamento de densidade de emissão e regulamentação de alocação de emissões.

As políticas habitacionais destinadas a tornar a casa própria disponível para muitos que de outra forma não poderiam pagar (como incentivos fiscais e políticas hipotecárias) estimulam a expansão urbana e indiretamente desencorajam o desenvolvimento residencial de alta densidade. Essas políticas já provaram ser ambientalmente desastrosas, pois nenhuma consideração foi dada ao desenvolvimento simultâneo de sistemas de transporte eficientes para atender às necessidades da multidão de novas comunidades que estão sendo desenvolvidas. A lição aprendida com esse desenvolvimento é que os programas que impactam o meio ambiente devem ser coordenados e um planejamento abrangente deve ser feito no nível em que o problema ocorre e em uma escala grande o suficiente para incluir todo o sistema.

O planejamento do uso da terra deve ser examinado nos níveis nacional, provincial ou estadual, regional e local para garantir adequadamente a proteção do meio ambiente a longo prazo. Os programas governamentais geralmente começam com a localização de usinas de energia, locais de extração mineral, zoneamento costeiro e deserto, montanha ou outro desenvolvimento recreativo. Como a multiplicidade de governos locais em uma determinada região não pode lidar adequadamente com os problemas ambientais regionais, os governos ou agências regionais devem coordenar o desenvolvimento da terra e os padrões de densidade, supervisionando o arranjo espacial e a localização de novas construções e usos e instalações de transporte. O planejamento do uso do solo e dos transportes deve estar inter-relacionado com a aplicação dos regulamentos para manter a qualidade do ar desejada. Idealmente, o controle da poluição do ar deveria ser planejado pela mesma agência regional que faz o planejamento do uso da terra por causa das externalidades sobrepostas associadas a ambas as questões.

Plano de Execução, Compromisso de Recursos

O plano de implementação de ar limpo deve sempre conter um plano de execução que indique como as medidas de controle podem ser aplicadas. Isso implica também um compromisso de recursos que, de acordo com o princípio do poluidor-pagador, indicará o que o poluidor deve implementar e como o governo ajudará o poluidor a cumprir o compromisso.

Projeções para o futuro

No sentido de um plano de precaução, o plano de implementação do ar limpo também deve incluir estimativas das tendências da população, tráfego, indústrias e consumo de combustível para avaliar respostas a problemas futuros. Isso evitará tensões futuras ao aplicar medidas bem antes dos problemas imaginados.

Estratégias de Acompanhamento

Uma estratégia de acompanhamento da gestão da qualidade do ar consiste em planos e políticas sobre como implementar planos futuros de implementação de ar limpo.

Papel da Avaliação de Impacto Ambiental

Avaliação de impacto ambiental (AIA) é o processo de fornecer uma declaração detalhada pela agência responsável sobre o impacto ambiental de uma ação proposta que afeta significativamente a qualidade do ambiente humano (Lee 1993). A AIA é um instrumento de prevenção que visa a consideração do ambiente humano numa fase inicial do desenvolvimento de um programa ou projeto.

A AIA é particularmente importante para os países que desenvolvem projetos no quadro da reorientação e reestruturação económica. A AIA tornou-se legislação em muitos países desenvolvidos e agora é cada vez mais aplicada em países em desenvolvimento e economias em transição.

A AIA é integrativa no sentido de planejamento e gestão ambiental abrangente, considerando as interações entre os diferentes meios ambientais. Por outro lado, a AIA integra a estimativa das consequências ambientais no processo de planeamento e torna-se assim um instrumento de desenvolvimento sustentável. O EIA também combina propriedades técnicas e participativas, pois coleta, analisa e aplica dados científicos e técnicos com consideração de controle de qualidade e garantia de qualidade, e enfatiza a importância de consultas antes dos procedimentos de licenciamento entre agências ambientais e o público que pode ser afetado por projetos específicos . Um plano de implementação de ar limpo pode ser considerado como parte do procedimento de AIA com referência ao ar.

 

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O objetivo da modelagem da poluição do ar é a estimativa das concentrações externas de poluentes causadas, por exemplo, por processos de produção industrial, emissões acidentais ou tráfego. A modelagem da poluição do ar é usada para determinar a concentração total de um poluente, bem como para encontrar a causa de níveis extraordinariamente altos. Para projetos em fase de planejamento, a contribuição adicional à carga existente pode ser estimada antecipadamente e as condições de emissão podem ser otimizadas.

Figura 1. Sistema Global de Monitoramento Ambiental/Gestão da poluição do ar

EPC020F1

Dependendo dos padrões de qualidade do ar definidos para o poluente em questão, interessam valores médios anuais ou picos de concentração de curta duração. Normalmente, as concentrações devem ser determinadas onde as pessoas estão ativas - isto é, perto da superfície a uma altura de cerca de dois metros acima do solo.

Parâmetros que influenciam a dispersão de poluentes

Dois tipos de parâmetros influenciam a dispersão de poluentes: os parâmetros da fonte e os parâmetros meteorológicos. Para os parâmetros da fonte, as concentrações são proporcionais à quantidade de poluente emitida. No caso de poeira, o diâmetro da partícula deve ser conhecido para determinar a sedimentação e deposição do material (VDI 1992). Como as concentrações de superfície são menores com maior altura de chaminé, este parâmetro também deve ser conhecido. Além disso, as concentrações dependem da quantidade total do gás de exaustão, bem como de sua temperatura e velocidade. Se a temperatura do gás de exaustão exceder a temperatura do ar circundante, o gás ficará sujeito à flutuabilidade térmica. Sua velocidade de exaustão, que pode ser calculada a partir do diâmetro interno da chaminé e do volume do gás de exaustão, causará uma flutuação do momento dinâmico. Fórmulas empíricas podem ser usadas para descrever esses recursos (VDI 1985; Venkatram e Wyngaard 1988). Deve-se ressaltar que não é a massa do poluente em questão, mas sim a massa do gás total que é responsável pela flutuação do momento térmico e dinâmico.

Os parâmetros meteorológicos que influenciam a dispersão de poluentes são a velocidade e a direção do vento, bem como a estratificação térmica vertical. A concentração de poluentes é proporcional ao recíproco da velocidade do vento. Isto é principalmente devido ao transporte acelerado. Além disso, a mistura turbulenta aumenta com o aumento da velocidade do vento. Como as chamadas inversões (ou seja, situações em que a temperatura aumenta com a altura) impedem a mistura turbulenta, as concentrações máximas na superfície são observadas durante a estratificação altamente estável. Ao contrário, as situações convectivas intensificam a mistura vertical e, portanto, apresentam os menores valores de concentração.

Os padrões de qualidade do ar - por exemplo, valores médios anuais ou percentis 98 - geralmente são baseados em estatísticas. Portanto, são necessários dados de séries temporais para os parâmetros meteorológicos relevantes. Idealmente, as estatísticas devem ser baseadas em dez anos de observação. Se apenas séries temporais mais curtas estiverem disponíveis, deve-se verificar se elas são representativas para um período mais longo. Isso pode ser feito, por exemplo, pela análise de séries temporais mais longas de outros locais de observação.

A série temporal meteorológica utilizada também deve ser representativa do local considerado - ou seja, deve refletir as características locais. Isso é especialmente importante em relação aos padrões de qualidade do ar baseados em frações de pico da distribuição, como 98 percentis. Se nenhuma série temporal estiver disponível, um modelo de fluxo meteorológico pode ser usado para calcular um a partir de outros dados, como será descrito abaixo.

 


 

Programas de Monitoramento Internacional

Agências internacionais como a Organização Mundial da Saúde (OMS), a Organização Meteorológica Mundial (OMM) e o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) têm instituído projetos de monitoramento e pesquisa para esclarecer as questões envolvidas na poluição do ar e promover medidas para prevenir uma maior deterioração da saúde pública e das condições ambientais e climáticas.

O Sistema Global de Monitoramento Ambiental GEMS/Air (OMS/PNUMA 1993) é organizado e patrocinado pela OMS e pelo PNUMA e desenvolveu um programa abrangente para fornecer os instrumentos de gerenciamento racional da poluição do ar (consulte a figura 55.1.[EPC01FE] O núcleo deste programa é um banco de dados global de concentrações de poluentes atmosféricos urbanos de dióxidos de enxofre, material particulado em suspensão, chumbo, óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e ozônio. Tão importante quanto esse banco de dados, no entanto, é o fornecimento de ferramentas de gerenciamento, como guias para inventários rápidos de emissões, programas para modelagem de dispersão, estimativas de exposição da população, medidas de controle e análise de custo-benefício. A esse respeito, GEMS/Air fornece manuais de revisão de metodologia (OMS/UNEP 1994, 1995), conduz avaliações globais da qualidade do ar, facilita a revisão e validação de avaliações , atua como um corretor de dados/informações, produz documentos técnicos de apoio a todos os aspectos da gestão da qualidade do ar, facilita o estabelecimento entidade de monitoramento, realiza e distribui amplamente revisões anuais e estabelece ou identifica centros de colaboração regionais e/ou especialistas para coordenar e apoiar atividades de acordo com as necessidades das regiões. (OMS/PNUMA 1992, 1993, 1995)

O programa Global Atmospheric Watch (GAW) (Miller e Soudine 1994) fornece dados e outras informações sobre a composição química e as características físicas relacionadas da atmosfera, e suas tendências, com o objetivo de entender a relação entre a mudança da composição atmosférica e as mudanças da atmosfera global. e clima regional, o transporte atmosférico de longo alcance e a deposição de substâncias potencialmente nocivas sobre os ecossistemas terrestres, de água doce e marinhos, e o ciclo natural de elementos químicos no sistema global atmosfera/oceano/biosfera e impactos antropogênicos sobre eles. O programa GAW consiste em quatro áreas de atividade: o Sistema Global de Observação de Ozônio (GO3OS), monitoramento global da composição atmosférica de fundo, incluindo a Rede de Monitoramento de Poluição Atmosférica de Fundo (BAPMoN); dispersão, transporte, transformação química e deposição de poluentes atmosféricos sobre terra e mar em diferentes escalas de tempo e espaço; troca de poluentes entre a atmosfera e outros compartimentos ambientais; e monitoramento integrado. Um dos aspectos mais importantes do GAW é o estabelecimento de Centros de Atividades Científicas de Garantia de Qualidade para supervisionar a qualidade dos dados produzidos no âmbito do GAW.


 

 

Conceitos de Modelagem de Poluição do Ar

Como mencionado acima, a dispersão de poluentes depende das condições de emissão, transporte e mistura turbulenta. O uso da equação completa que descreve esses recursos é chamado de modelagem de dispersão euleriana (Pielke 1984). Por esta abordagem, ganhos e perdas do poluente em questão devem ser determinados em todos os pontos de uma grade espacial imaginária e em intervalos de tempo distintos. Como esse método é muito complexo e demorado no computador, geralmente não pode ser tratado rotineiramente. No entanto, para muitas aplicações, pode ser simplificado usando as seguintes suposições:

  • nenhuma mudança das condições de emissão com o tempo
  • nenhuma mudança das condições meteorológicas durante o transporte
  • velocidades do vento acima de 1 m/s.

 

Neste caso, a equação mencionada acima pode ser resolvida analiticamente. A fórmula resultante descreve uma pluma com distribuição de concentração gaussiana, o chamado modelo de pluma gaussiana (VDI 1992). Os parâmetros de distribuição dependem das condições meteorológicas e da distância a favor do vento, bem como da altura da chaminé. Eles devem ser determinados empiricamente (Venkatram e Wyngaard 1988). Situações em que as emissões e/ou parâmetros meteorológicos variam consideravelmente no tempo e/ou no espaço podem ser descritas pelo modelo Gaussiano puff (VDI 1994). Sob esta abordagem, sopros distintos são emitidos em intervalos de tempo fixos, cada um seguindo seu próprio caminho de acordo com as condições meteorológicas atuais. Em seu caminho, cada sopro cresce de acordo com a mistura turbulenta. Os parâmetros que descrevem esse crescimento, novamente, devem ser determinados a partir de dados empíricos (Venkatram e Wyngaard 1988). Ressalta-se, entretanto, que para atingir este objetivo, parâmetros de entrada devem estar disponíveis com a resolução necessária no tempo e/ou espaço.

No que diz respeito a liberações acidentais ou estudos de caso único, um modelo lagrangiano ou de partícula (Diretriz VDI 3945, Parte 3) é recomendado. O conceito, portanto, é calcular os caminhos de muitas partículas, cada uma das quais representa uma quantidade fixa do poluente em questão. Os caminhos individuais são compostos de transporte pelo vento médio e de perturbações estocásticas. Devido à parte estocástica, os caminhos não coincidem totalmente, mas retratam a mistura por turbulência. Em princípio, os modelos lagrangeanos são capazes de considerar condições meteorológicas complexas - em particular, vento e turbulência; campos calculados por modelos de fluxo descritos abaixo podem ser usados ​​para modelagem de dispersão Lagrangiana.

Modelagem de Dispersão em Terrenos Complexos

Se as concentrações de poluentes tiverem que ser determinadas em terreno estruturado, pode ser necessário incluir efeitos topográficos na dispersão de poluentes na modelagem. Tais efeitos são, por exemplo, transporte seguindo a estrutura topográfica, ou sistemas de ventos térmicos como brisas marítimas ou ventos de montanha, que mudam a direção do vento ao longo do dia.

Se tais efeitos ocorrerem em uma escala muito maior do que a área do modelo, a influência pode ser considerada usando dados meteorológicos que refletem as características locais. Se tais dados não estiverem disponíveis, a estrutura tridimensional impressa no fluxo pela topografia pode ser obtida usando um modelo de fluxo correspondente. Com base nesses dados, a própria modelagem de dispersão pode ser realizada assumindo a homogeneidade horizontal conforme descrito acima no caso do modelo de pluma gaussiana. No entanto, em situações onde as condições de vento mudam significativamente dentro da área do modelo, a própria modelagem de dispersão deve considerar o fluxo tridimensional afetado pela estrutura topográfica. Como mencionado acima, isso pode ser feito usando um sopro Gaussiano ou um modelo Lagrangiano. Outra maneira é realizar a modelagem Euleriana mais complexa.

Para determinar a direção do vento de acordo com o terreno topograficamente estruturado, pode-se usar modelagem consistente de massa ou fluxo de diagnóstico (Pielke 1984). Usando esta abordagem, o fluxo é ajustado à topografia variando os valores iniciais o mínimo possível e mantendo sua massa consistente. Como esta é uma abordagem que leva a resultados rápidos, também pode ser usada para calcular estatísticas de vento para um determinado local, caso não haja observações disponíveis. Para fazer isso, são usadas estatísticas geostróficas do vento (ou seja, dados do ar superior de rawinsondes).

Se, no entanto, os sistemas de vento térmico tiverem que ser considerados com mais detalhes, os chamados modelos de prognóstico devem ser usados. Dependendo da escala e da inclinação da área do modelo, uma abordagem hidrostática ou ainda mais complexa não hidrostática é adequada (VDI 1981). Modelos deste tipo precisam de muito poder computacional, bem como muita experiência na aplicação. A determinação de concentrações com base em médias anuais, em geral, não é possível com esses modelos. Em vez disso, os estudos de pior caso podem ser realizados considerando apenas uma direção do vento e os parâmetros de velocidade e estratificação do vento que resultam nos maiores valores de concentração de superfície. Se esses valores de pior caso não excederem os padrões de qualidade do ar, estudos mais detalhados não são necessários.

Figura 2. Estrutura topográfica de uma região modelo

EPC30F1A

A Figura 2, a Figura 3 e a Figura 4 demonstram como o transporte e a distribuição de poluentes podem ser apresentados em relação à influência do terreno e das climatologias eólicas derivadas da consideração das frequências dos ventos geostróficos e de superfície.

Figura 3. Distribuições de frequência de superfície determinadas a partir da distribuição de frequência geostrófica

EPC30F1B

Figura 4. Concentrações médias anuais de poluentes para uma região hipotética calculada a partir da distribuição de frequência geostrófica para campos de vento heterogêneos

EPC30F1C

Modelagem de Dispersão em Caso de Fontes Baixas

Considerando a poluição do ar causada por fontes baixas (ou seja, alturas de chaminés da ordem da altura dos edifícios ou emissões do tráfego rodoviário), a influência dos edifícios circundantes deve ser considerada. As emissões do tráfego rodoviário ficarão presas até certo ponto nos desfiladeiros das ruas. Formulações empíricas foram encontradas para descrever isso (Yamartino e Wiegand 1986).

Os poluentes emitidos por uma chaminé baixa situada em um edifício serão capturados na circulação no lado sotavento do edifício. A extensão dessa circulação de sotavento depende da altura e largura do edifício, bem como da velocidade do vento. Portanto, abordagens simplificadas para descrever a dispersão de poluentes nesse caso, baseadas apenas na altura de um edifício, geralmente não são válidas. A extensão vertical e horizontal da circulação de sotavento foi obtida a partir de estudos em túnel de vento (Hosker 1985) e pode ser implementada em modelos de diagnóstico consistentes em massa. Assim que o campo de fluxo for determinado, ele pode ser usado para calcular o transporte e a mistura turbulenta do poluente emitido. Isso pode ser feito por modelagem de dispersão lagrangiana ou euleriana.

Estudos mais detalhados - relativos a vazamentos acidentais, por exemplo - podem ser realizados apenas usando modelos não hidrostáticos de fluxo e dispersão, em vez de uma abordagem diagnóstica. Como isso, em geral, exige alto poder computacional, uma abordagem de pior caso, conforme descrito acima, é recomendada antes de uma modelagem estatística completa.

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 15: 40

Monitoramento da qualidade do ar

Monitoramento da qualidade do ar significa a medição sistemática de poluentes do ar ambiente para poder avaliar a exposição de receptores vulneráveis ​​(por exemplo, pessoas, animais, plantas e obras de arte) com base em padrões e diretrizes derivados de efeitos observados e/ou para estabelecer a fonte da poluição do ar (análise causal).

As concentrações de poluentes do ar ambiente são influenciadas pela variação espacial ou temporal das emissões de substâncias perigosas e pela dinâmica de sua dispersão no ar. Como consequência, ocorrem variações diárias e anuais marcantes das concentrações. É praticamente impossível determinar de forma unificada todas essas diferentes variações da qualidade do ar (em linguagem estatística, a população de estados de qualidade do ar). Assim, as medições das concentrações de poluentes no ar ambiente sempre têm o caráter de amostras aleatórias espaciais ou temporais.

Planejamento de medição

O primeiro passo no planejamento da medição é formular o propósito da medição com a maior precisão possível. Questões importantes e campos de operação para monitoramento da qualidade do ar incluem:

Medição de área:

  • determinação representativa da exposição em uma área (monitoramento geral do ar)
  • medição representativa da poluição pré-existente na área de uma instalação planejada (licença, TA Luft (instrução técnica, ar))
  • aviso de smog (smog de inverno, altas concentrações de ozônio)
  • medições em pontos quentes de poluição do ar para estimar a exposição máxima dos receptores (EU-NO2 diretriz, medições em desfiladeiros de rua, de acordo com a Lei Federal de Controle de Imissões da Alemanha)
  • verificar os resultados das medidas de redução da poluição e as tendências ao longo do tempo
  • medições de triagem
  • investigações científicas - por exemplo, o transporte de poluição do ar, conversões químicas, calibração de cálculos de dispersão.

 

Medição da instalação:

  • medições em resposta a reclamações
  • averiguação de fontes de emissões, análise causal
  • medições em casos de incêndios e descargas acidentais
  • verificar o sucesso das medidas de redução
  • monitoramento das emissões fugitivas da fábrica.

 

O objetivo do planejamento de medição é usar procedimentos adequados de medição e avaliação para responder a perguntas específicas com certeza suficiente e com o mínimo de custo possível.

Um exemplo dos parâmetros que devem ser utilizados para o planejamento da medição é apresentado na tabela 1, em relação a uma avaliação da poluição do ar na área de uma instalação industrial planejada. Reconhecendo que os requisitos formais variam de acordo com a jurisdição, deve-se notar que aqui é feita referência específica aos procedimentos de licenciamento alemães para instalações industriais.

Tabela 1. Parâmetros para planejamento de medição na medição de concentrações de poluição do ar ambiente (com exemplo de aplicação)

Parâmetro

Exemplo de aplicação: Procedimento de licenciamento para
instalações industriais na Alemanha

Declaração da pergunta

Medição da poluição prévia no processo de licenciamento; medição de sonda aleatória representativa

Área de medição

Círculo ao redor do local com raio 30 vezes a altura real da chaminé (simplificado)

Padrões de avaliação (dependendo do local e do tempo): valores característicos a serem
obtido a partir de dados de medição

Limites de limiar IW1 (média aritmética) e IW2 (98º percentil) de TA Luft (instrução técnica, ar); cálculo de I1 (média aritmética) e I2 (98º percentil) a partir de medições feitas em 1 km2 (superfície de avaliação) para ser comparada com IW1 e IW2

Ordenação, escolha e densidade
de locais de medição

Varredura regular de 1 km2, resultando na escolha “aleatória” dos locais de medição

Período de medição

1 ano, pelo menos 6 meses

Altura de medição

1.5 a 4 metros acima do solo

Frequência de medição

52 (104) medições por área de avaliação para poluentes gasosos, dependendo da altura da poluição

Duração de cada medição

1/2 hora para poluentes gasosos, 24 horas para poeira em suspensão, 1 mês para precipitação de poeira

Tempo de medição

escolha aleatória

objeto medido

Poluição do ar emitida pela instalação planejada

Procedimento de medição

Procedimento de medição padrão nacional (diretrizes VDI)

Certeza necessária dos resultados da medição

Alta

Requisitos de qualidade, controle de qualidade, calibração, manutenção

Diretrizes VDI

Registro de dados de medição, validação, arquivamento, avaliação

Cálculo da quantidade de dados I1V e I2V para cada área de avaliação

custos

Depende da área de medição e dos objetivos

 

O exemplo da tabela 1 mostra o caso de uma rede de medição que deve monitorar a qualidade do ar em uma área específica da forma mais representativa possível, para comparar com os limites de qualidade do ar designados. A ideia por trás dessa abordagem é que uma escolha aleatória de locais de medição é feita para cobrir igualmente locais em uma área com qualidade do ar variável (por exemplo, áreas residenciais, ruas, zonas industriais, parques, centros urbanos, subúrbios). Esta abordagem pode ser muito cara em grandes áreas devido ao número de locais de medição necessários.

Outra concepção para uma rede de medição, portanto, começa com locais de medição que são selecionados de forma representativa. Se forem realizadas medições de diferentes qualidades do ar nos locais mais importantes e for conhecido o tempo que os objetos protegidos permanecem nesses “microambientes”, então a exposição pode ser determinada. Esta abordagem pode ser estendida a outros microambientes (por exemplo, salas internas, carros) para estimar a exposição total. A modelagem de difusão ou medições de triagem podem ajudar na escolha dos locais de medição corretos.

Uma terceira abordagem é medir nos pontos de maior exposição presumida (por exemplo, para NO2 e benzeno em canyons de rua). Se os padrões de avaliação forem atendidos neste local, há probabilidade suficiente de que este também seja o caso para todos os outros locais. Essa abordagem, ao focar em pontos críticos, requer relativamente poucos locais de medição, mas estes devem ser escolhidos com cuidado especial. Este método específico corre o risco de superestimar a exposição real.

Os parâmetros de tempo de medição, avaliação dos dados de medição e frequência de medição são dados essencialmente na definição dos padrões de avaliação (limites) e no nível de certeza desejado dos resultados. Os limites limítrofes e as condições periféricas a serem consideradas no planejamento da medição estão relacionados. Usando procedimentos de medição contínua, uma resolução que é temporalmente quase perfeita pode ser alcançada. Mas isso é necessário apenas no monitoramento de valores de pico e/ou para alertas de smog; para monitorar valores médios anuais, por exemplo, medições descontínuas são adequadas.

A seção a seguir é dedicada a descrever as capacidades dos procedimentos de medição e controle de qualidade como um outro parâmetro importante para o planejamento da medição.

Garantia da Qualidade

As medições das concentrações de poluentes do ar ambiente podem ser caras de realizar e os resultados podem afetar decisões significativas com sérias implicações econômicas ou ecológicas. Portanto, as medidas de garantia de qualidade são parte integrante do processo de medição. Duas áreas devem ser distinguidas aqui.

Medidas orientadas para o procedimento

Todo procedimento de medição completo consiste em várias etapas: amostragem, preparação da amostra e limpeza; separação, detecção (etapa analítica final); e coleta e avaliação de dados. Em alguns casos, especialmente com medição contínua de gases inorgânicos, algumas etapas do procedimento podem ser omitidas (por exemplo, separação). A adesão abrangente aos procedimentos deve ser buscada na realização de medições. Devem ser seguidos procedimentos padronizados e, portanto, amplamente documentados, na forma de normas DIN/ISO, normas CEN ou diretrizes VDI.

Medidas orientadas ao usuário

O uso de equipamentos e procedimentos padronizados e comprovados para a medição da concentração de poluentes no ar ambiente não pode, por si só, garantir uma qualidade aceitável se o usuário não empregar métodos adequados de controle de qualidade. As séries de normas DIN/EN/ISO 9000 (Normas de gerenciamento de qualidade e garantia de qualidade), EN 45000 (que define os requisitos para laboratórios de teste) e ISO Guide 25 (Requisitos gerais para a competência de laboratórios de calibração e teste) são importantes para os usuários. medidas orientadas para garantir a qualidade.

Aspectos importantes das medidas de controle de qualidade do usuário incluem:

  • aceitação e prática do conteúdo das medidas no sentido de boas práticas de laboratório (BPL)
  • manutenção correta dos equipamentos de medição, medidas qualificadas para eliminar interrupções e garantir reparos
  • realizar calibrações e verificações regulares para garantir o funcionamento adequado
  • realização de testes interlaboratoriais.

 

Procedimentos de medição

Procedimentos de medição para gases inorgânicos

Existe uma riqueza de procedimentos de medição para a ampla gama de gases inorgânicos. Diferenciaremos entre métodos manuais e automáticos.

procedimentos manuais

No caso de procedimentos de medição manual para gases inorgânicos, a substância a ser medida é normalmente adsorvida durante a amostragem em uma solução ou material sólido. Na maioria dos casos, uma determinação fotométrica é feita após uma reação de cor apropriada. Vários procedimentos de medição manual têm significado especial como procedimentos de referência. Por causa do custo relativamente alto de pessoal, esses procedimentos manuais raramente são conduzidos para medições de campo hoje, quando procedimentos automáticos alternativos estão disponíveis. Os procedimentos mais importantes são brevemente esboçados na tabela 2.

Tabela 2. Procedimentos de medição manual para gases inorgânicos

Material

Procedimento

Execução

Comentários

SO2

procedimento MTC

Absorção em solução de tetracloromercurato (frasco de lavagem); reação com formaldeído e pararosanilina a ácido sulfônico vermelho-violeta; determinação fotométrica

Procedimento de medição de referência da UE;
DL = 0.2 µg SO2;
s = 0.03 mg/m3 a 0.5 mg/m3

SO2

Procedimento de sílica gel

Remoção de substâncias interferentes por H concentrado3PO4; adsorção em sílica gel; dessorção térmica em H2-fluxo e redução para H2S; reação ao azul de molibdênio; determinação fotométrica

DL = 0.3 µg SO2;
s = 0.03 mg/m3 a 0.5 mg/m3

NÃO2

procedimento de Saltzman

Absorção em solução de reação enquanto forma um corante azo vermelho (frasco de lavagem); determinação fotométrica

Calibração com nitrito de sódio;
DL = 3 µg/m3

O3

Iodeto de potássio
procedimentos

Formação de iodo a partir de solução aquosa de iodeto de potássio (frasco de lavagem); determinação fotométrica

DL = 20 µg/m3;
rel. s = ± 3.5% a 390 µg/m3

F-

Procedimento de contas de prata;
variante 1

Amostragem com pré-separador de pó; enriquecimento de F- em esferas de prata revestidas com carbonato de sódio; eluição e medição com cadeia de eletrodo de flúor de lantânio sensível a íons

Inclusão de uma porção indeterminada de emissões de flúor particulado

F-

Procedimento de contas de prata;
variante 2

Amostragem com filtro de membrana aquecido; enriquecimento de F- em esferas de prata revestidas com carbonato de sódio; determinação por procedimento eletroquímico (variante 1) ou fotométrico (alizarin-complexone)

Perigo de achados inferiores devido à sorção parcial de immissões de flúor gasoso no filtro de membrana;
DL = 0.5 µg/m3

Cl-

rodanida de mercúrio
procedimentos

Absorção em solução de hidróxido de sódio 0.1 N (frasco de lavagem); reação com rodanito de mercúrio e íons Fe(III) para complexo de tiocianato de ferro; determinação fotométrica

DL = 9 µg/m3

Cl2

procedimento de metil-laranja

Reação de clareamento com solução de laranja de metila (frasco de lavagem); determinação fotométrica

DL = 0.015 mg/m3

NH3

procedimento de indofenol

Absorção em H diluído2SO4 (Impinger/frasco de lavagem); conversão com fenol e hipoclorito em corante indofenol; determinação fotométrica

DL = 3 µg/m3 (impingir); parcial
inclusão de compostos e aminas

NH3

procedimento de Nessler

Absorção em H diluído2SO4 (Impinger/frasco de lavagem); destilação e reação com reagente de Nessler, determinação fotométrica

DL = 2.5 µg/m3 (impingir); parcial
inclusão de compostos e aminas

H2S

azul molibdênio
procedimentos

Absorção como sulfeto de prata em esferas de vidro tratadas com sulfato de prata e hidrogenossulfato de potássio (tubo de absorção); liberado como sulfeto de hidrogênio e conversão em azul de molibdênio; determinação fotométrica

DL = 0.4 µg/m3

H2S

procedimento azul de metileno

Absorção em suspensão de hidróxido de cádmio durante a formação de CdS; conversão para azul de metileno; determinação fotométrica

DL = 0.3 µg/m3

DL = limite de detecção; s = desvio padrão; rel. s = relativo s.

Uma variante especial de amostragem, usada principalmente em conexão com procedimentos de medição manual, é o tubo de separação por difusão (denuder). A técnica de denuder visa separar as fases gasosa e particulada usando suas diferentes taxas de difusão. Assim, é freqüentemente usado em problemas de separação difíceis (por exemplo, amônia e compostos de amônio; óxidos de nitrogênio, ácido nítrico e nitratos; óxidos de enxofre, ácido sulfúrico e sulfatos ou haletos/haletos de hidrogênio). Na técnica clássica de desnudamento, o ar de teste é aspirado através de um tubo de vidro com revestimento especial, dependendo do(s) material(is) a ser(em) coletado(s). A técnica de desnudamento foi desenvolvida em muitas variações e também parcialmente automatizada. Ampliou muito as possibilidades de amostragem diferenciada, mas, dependendo da variante, pode ser muito trabalhosa, e sua utilização adequada requer muita experiência.

Procedimentos automatizados

Existem vários monitores de medição contínua diferentes no mercado para dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e ozônio. Na maioria das vezes, eles são usados ​​principalmente em redes de medição. As características mais importantes dos métodos individuais são coletadas na tabela 3.

Tabela 3. Procedimentos de medição automatizada para gases inorgânicos

Material

Princípio de medição

Comentários

SO2

Reação de condutometria de SO2 com H2O2 em H diluído2SO4; medição de condutividade aumentada

Exclusão de interferências com filtro seletivo (KHSO4/AgNO3)

SO2

fluorescência UV; excitação de SO2 moléculas com radiação UV (190–230 nm); medição de radiação de fluorescência

Interferências, por exemplo, por hidrocarbonetos,
devem ser eliminados com sistemas de filtragem apropriados

NÃO NÃO2

quimiluminescência; reação do NO com O3 para NÃO2; detecção de radiação de quimioluminescência com fotomultiplicador

NÃO2 apenas indiretamente mensurável; uso de conversores para redução de NO2 para NÃO; medição de NO e NOx
(=NÃO+NÃO2) em canais separados

CO

Absorção infravermelha não dispersiva;
medição da absorção de IR com
detector específico contra célula de referência

Referência: (a) célula com N2; (b) ar ambiente após remoção de CO; (c) remoção óptica da absorção de CO (correlação do filtro de gás)

O3

absorção de UV; lâmpada de Hg de baixa pressão como fonte de radiação (253.7 nm); registro de absorção UV de acordo com a lei de Lambert-Beer; detector: fotodiodo a vácuo, válvula fotossensível

Referência: ar ambiente após a remoção do ozônio (por exemplo, Cu/MnO2)

O3

quimiluminescência; reação de O3 com eteno a formaldeído; detecção de radiação quimiluminescente com
photomultiplier

Boa seletividade; etileno necessário como gás reagente

 

Deve ser enfatizado aqui que todos os procedimentos de medição automática baseados em princípios físico-químicos devem ser calibrados usando procedimentos de referência (manuais). Uma vez que os equipamentos automáticos em redes de medição geralmente funcionam por longos períodos de tempo (por exemplo, várias semanas) sem supervisão humana direta, é indispensável que seu funcionamento correto seja verificado regular e automaticamente. Isso geralmente é feito usando gases zero e de teste que podem ser produzidos por vários métodos (preparação do ar ambiente; cilindros de gás pressurizado; permeação; difusão; diluição estática e dinâmica).

Procedimentos de medição para poluentes atmosféricos formadores de poeira e sua composição

Entre os poluentes atmosféricos particulados, diferenciam-se poeira e material particulado em suspensão (SPM). A queda de poeira consiste em partículas maiores, que se afundam no solo devido ao seu tamanho e espessura. O SPM inclui a fração de partícula que está dispersa na atmosfera de maneira quase estável e quase homogênea e, portanto, permanece suspensa por um certo tempo.

Medição de material particulado em suspensão e compostos metálicos em SPM

Como é o caso das medições de poluentes atmosféricos gasosos, os procedimentos de medição contínua e descontínua para SPM podem ser diferenciados. Como regra, o SPM é primeiro separado em filtros de fibra de vidro ou membrana. Segue uma determinação gravimétrica ou radiométrica. Dependendo da amostragem, pode-se fazer uma distinção entre um procedimento para medir o SPM total sem fracionamento de acordo com o tamanho das partículas e um procedimento de fracionamento para medir o pó fino.

As vantagens e desvantagens das medições de poeira suspensa fracionada são disputadas internacionalmente. Na Alemanha, por exemplo, todos os limites e padrões de avaliação são baseados no total de partículas suspensas. Isso significa que, na maioria das vezes, apenas medições totais de SPM são realizadas. Nos Estados Unidos, ao contrário, o chamado procedimento PM-10 (matéria particulada £ 10μm) é muito comum. Nesse procedimento, são incluídas apenas partículas com diâmetro aerodinâmico de até 10 μm (50% da porção de inclusão), que são inaláveis ​​e podem entrar nos pulmões. O plano é introduzir o procedimento PM-10 na União Europeia como procedimento de referência. O custo das medições fracionadas de SPM é consideravelmente maior do que o da medição total de poeira em suspensão, porque os dispositivos de medição devem ser equipados com cabeçotes de amostragem especiais e caros que requerem manutenção dispendiosa. A Tabela 4 contém detalhes sobre os procedimentos de medição de SPM mais importantes.

Tabela 4. Procedimentos de medição para material particulado em suspensão (SPM)

Procedimento

Princípio de medição

Comentários

Dispositivo de filtro pequeno

Amostragem não fracionada; taxa de fluxo de ar 2.7–2.8 m3/h; diâmetro do filtro 50 mm; análise gravimétrica

Fácil manuseio; relógio de controle;
dispositivo operável com PM-10
pré-separador

Dispositivo LIB

Amostragem não fracionada; taxa de fluxo de ar 15-16 m3/h; diâmetro do filtro 120 mm; análise gravimétrica

Separação de poeira grande
quantidades; vantajoso para
análise de componentes de poeira;
relógio de controle

Amostrador de alto volume

Inclusão de partículas até aprox. 30 µm de diâmetro; taxa de fluxo de ar aprox. 100m3/h; diâmetro do filtro 257 mm; análise gravimétrica

Separação de poeira grande
quantidades, vantajosa para
análise de componentes de poeira;
nível de ruído relativamente alto

FH 62 I

Dispositivo contínuo de medição de poeira radiométrica; amostragem não fracionada; taxa de fluxo de ar 1 ou 3 m3/h; registro da massa de poeira separada em uma faixa de filtro medindo a atenuação da radiação β (krypton 85) na passagem pelo filtro exposto (câmara de ionização)

Calibração gravimétrica por pulverização de filtros individuais; dispositivo também operável com pré-separador PM-10

Medidor de pó BETA F 703

Dispositivo contínuo de medição de poeira radiométrica; amostragem não fracionada; vazão de ar 3 m3/h; registro da massa de poeira separada em uma faixa de filtro medindo a atenuação da radiação β (carbono 14) na passagem pelo filtro exposto (tubo contador Geiger Müller)

Calibração gravimétrica por pulverização de filtros individuais; dispositivo também operável com pré-separador PM-10

TEOM 1400

Dispositivo de medição contínua de poeira; amostragem não fracionada; vazão de ar 1 m3/h; poeira coletada em um filtro, que faz parte de um sistema auto-ressonante e vibratório, em fluxo lateral (3 l/min); registro da redução de frequência pelo aumento da carga de poeira no filtro

Relação entre frequência
massa de abaixamento e poeira deve ser
estabelecido através da calibração

 

 

 

Recentemente, também foram desenvolvidos trocadores automáticos de filtros que comportam um número maior de filtros e os fornecem ao amostrador, um após o outro, em intervalos de tempo. Os filtros expostos são armazenados em uma revista. Os limites de detecção para procedimentos de filtro situam-se entre 5 e 10 μg/m3 de poeira, via de regra.

Finalmente, o procedimento de fumaça preta para medições de SPM deve ser mencionado. Vindo da Grã-Bretanha, foi incorporado às diretrizes da UE para SO2 e poeira suspensa. Neste procedimento, o escurecimento do filtro revestido é medido com um fotômetro de reflexo após a amostragem. Os valores de fumaça preta assim obtidos fotometricamente são convertidos em unidades gravimétricas (μg/m3) com a ajuda de uma curva de calibração. Uma vez que esta função de calibração depende em alto grau da composição do pó, especialmente do seu teor de fuligem, a conversão em unidades gravimétricas é problemática.

Hoje, os compostos metálicos são frequentemente determinados rotineiramente em amostras de immissão de poeira suspensa. Em geral, a coleta das poeiras suspensas nos filtros é seguida de uma dissolução química das poeiras separadas, pois as etapas analíticas finais mais comuns pressupõem a conversão dos compostos metálicos e metaloides em solução aquosa. Na prática, os métodos mais importantes são, de longe, a espectroscopia de absorção atômica (AAS) e a espectroscopia com excitação de plasma (ICP-OES). Outros procedimentos para determinação de compostos metálicos em poeira suspensa são análise de fluorescência de raios X, polarografia e análise de ativação de nêutrons. Embora os compostos metálicos tenham sido medidos por mais de uma década como um componente do SPM no ar externo em certos locais de medição, importantes questões ainda não foram respondidas. Assim, a amostragem convencional por separação do pó em suspensão nos filtros assume que a separação dos compostos de metais pesados ​​no filtro está completa. No entanto, indicações anteriores foram encontradas na literatura questionando isso. Os resultados são muito heterogêneos.

Um outro problema reside no fato de que diferentes formas de compostos, ou compostos únicos dos respectivos elementos, não podem ser distinguidos na análise de compostos metálicos em poeira suspensa usando os procedimentos de medição convencionais. Embora em muitos casos possam ser feitas determinações totais adequadas, uma diferenciação mais completa seria desejável com certos metais especialmente cancerígenos (As, Cd, Cr, Ni, Co, Be). Muitas vezes existem grandes diferenças nos efeitos cancerígenos dos elementos e seus compostos individuais (por exemplo, compostos de cromo nos níveis de oxidação III e VI - apenas aqueles no nível VI são cancerígenos). Em tais casos, uma medição específica dos compostos individuais (análise de espécies) seria desejável. Apesar da importância deste problema, apenas as primeiras tentativas de análise de espécies estão sendo feitas na técnica de medição.

Medição de dustfall e compostos metálicos em dustfall

Dois métodos fundamentalmente diferentes são usados ​​para coletar poeira:

  • amostragem em recipientes coletores
  • amostragem em superfícies adesivas.

 

Um procedimento popular para medir a queda de poeira (poeira depositada) é o chamado procedimento de Bergerhoff. Neste procedimento, toda a precipitação atmosférica (deposições secas e úmidas) é coletada ao longo de 30± 2 dias em vasos a cerca de 1.5 a 2.0 metros acima do solo (deposição em massa). Em seguida, os recipientes coletores são levados ao laboratório e preparados (filtrados, água evaporada, secos, pesados). O resultado é calculado com base na área de superfície do recipiente coletor e tempo de exposição em gramas por metro quadrado e dia (g/m2d). O limite de detecção relativo é 0.035 g/m2d.

Procedimentos adicionais para coleta de poeira incluem o dispositivo Liesegang-Löbner e métodos que coletam a poeira depositada em folhas adesivas.

Todos os resultados de medição de queda de poeira são valores relativos que dependem do aparelho usado, pois a separação de poeira é influenciada pelas condições de fluxo no dispositivo e outros parâmetros. As diferenças nos valores de medição obtidos com os diferentes procedimentos podem chegar a 50 por cento.

Também é importante a composição do pó depositado, como o teor de chumbo, cádmio e outros compostos metálicos. Os procedimentos analíticos usados ​​para isso são basicamente os mesmos usados ​​para poeira em suspensão.

Medição de materiais especiais em forma de pó

Materiais especiais em forma de poeira incluem amianto e fuligem. A coleta de fibras como poluentes atmosféricos é importante, pois o amianto foi classificado como material cancerígeno confirmado. Fibras com diâmetro D ≤ 3μm e comprimento L ≥ 5μm, onde L:D ≥ 3, são consideradas cancerígenas. Os procedimentos de medição de materiais fibrosos consistem na contagem, ao microscópio, de fibras que foram separadas em filtros. Somente procedimentos de microscopia eletrônica podem ser considerados para medições de ar externo. As fibras são separadas em filtros porosos revestidos de ouro. Antes da avaliação em um microscópio eletrônico de varredura, a amostra é liberada de substâncias orgânicas através da incineração de plasma diretamente no filtro. As fibras são contadas em parte da superfície do filtro, escolhidas aleatoriamente e classificadas por geometria e tipo de fibra. Com a ajuda da análise de energia dispersiva de raios X (EDXA), as fibras de amianto, fibras de sulfato de cálcio e outras fibras inorgânicas podem ser diferenciadas com base na composição elementar. Todo o procedimento é extremamente caro e requer o maior cuidado para obter resultados confiáveis.

A fuligem na forma de partículas emitidas por motores a diesel tornou-se relevante, uma vez que a fuligem a diesel também foi classificada como cancerígena. Devido à sua composição variável e complexa e devido ao fato de que vários constituintes também são emitidos de outras fontes, não existe um procedimento de medição específico para a fuligem de diesel. No entanto, para dizer algo concreto sobre as concentrações no ar ambiente, a fuligem é convencionalmente definida como carbono elementar, como parte do carbono total. É medido após amostragem e uma etapa de extração e/ou dessorção térmica. A determinação do teor de carbono ocorre através da queima em uma corrente de oxigênio e titulação coulométrica ou detecção IV não dispersiva do dióxido de carbono formado no processo.

O chamado etalômetro e o sensor fotoelétrico de aerossol também são usados ​​para medir a fuligem, em princípio.

Medindo Deposições Úmidas

Juntamente com a deposição seca, a deposição úmida na chuva, neve, neblina e orvalho constituem os meios mais importantes pelos quais materiais nocivos entram no solo, na água ou nas superfícies das plantas a partir do ar.

Para distinguir claramente a deposição úmida na chuva e na neve (nevoeiro e orvalho apresentam problemas especiais) da medição da deposição total (deposição a granel, consulte a seção “Medição de poeira e compostos metálicos” acima) e da deposição seca, coletores de chuva, cujos abertura de coleta é tampada quando não há chuva (amostrador somente úmido), são usados ​​para amostragem. Com sensores de chuva, que funcionam principalmente com base no princípio das mudanças de condutividade, a tampa é aberta quando começa a chover e fechada novamente quando a chuva para.

As amostras são transferidas através de um funil (área aberta aprox. 500 cm2 e mais) em um recipiente de coleta escuro e se possível isolado (de vidro ou polietileno apenas para componentes inorgânicos).

Em geral, a análise da água coletada para componentes inorgânicos pode ser feita sem a preparação da amostra. A água deve ser centrifugada ou filtrada se estiver visivelmente turva. A condutividade, valor de pH e ânions importantes (NO3 - , SO4 2- Cl-) e cátions (Ca2+K+Mg2+, N / D+NH4 + e assim por diante) são medidos rotineiramente. Compostos traço instáveis ​​e estados intermediários como H2O2 ou HSO3 - também são medidos para fins de pesquisa.

Para análise, são usados ​​procedimentos geralmente disponíveis para soluções aquosas, como condutometria para condutividade, eletrodos para valores de pH, espectroscopia de adsorção de átomos para cátions (consulte a seção “Medição de materiais especiais na forma de poeira”, acima) e, cada vez mais, cromatografia de troca iônica com detecção de condutividade para ânions.

Os compostos orgânicos são extraídos da água da chuva com, por exemplo, diclorometano, ou soprados com argônio e adsorvidos com tubos Tenax (somente materiais altamente voláteis). Os materiais são então submetidos a uma análise de cromatografia gasosa (ver “Procedimentos de medição de poluentes atmosféricos orgânicos”, abaixo).

A deposição seca está diretamente correlacionada com as concentrações no ar ambiente. As diferenças de concentração de materiais nocivos transportados pelo ar na chuva, no entanto, são relativamente pequenas, de modo que, para medir a deposição úmida, redes de medição de malha larga são adequadas. Exemplos incluem a rede europeia de medição EMEP, na qual a entrada de íons sulfato e nitrato, certos cátions e valores de pH de precipitação são coletados em aproximadamente 90 estações. Existem também extensas redes de medição na América do Norte.

Procedimentos de medição óptica de longa distância

Enquanto os procedimentos descritos até agora capturam a poluição do ar em um ponto, os procedimentos de medição óptica de longa distância medem de maneira integrada sobre caminhos de luz de vários quilômetros ou determinam a distribuição espacial. Eles usam as características de absorção de gases na atmosfera na faixa espectral UV, visível ou IR e são baseados na lei de Lambert-Beer, segundo a qual o produto do caminho da luz e a concentração são proporcionais à extinção medida. Se o emissor e o receptor da instalação de medição alterarem o comprimento de onda, vários componentes podem ser medidos em paralelo ou sequencialmente com um dispositivo.

Na prática, os sistemas de medição identificados na tabela 5 desempenham o papel mais importante.

Tabela 5. Procedimentos de medição de longa distância

Procedimento

Aplicação

Vantagens desvantagens

Fourier
transformar
infravermelho
espectroscopia (FTIR)

Faixa IR (aprox. 700–3,000 cm-1), várias centenas de metros de caminho de luz.
Monitora fontes difusas de superfície (cerca óptica), mede compostos orgânicos individuais

+ Sistema de vários componentes
+ dl alguns ppb
- Caro

Diferencial
ótico
absorção
espectrometria (DOAS)

Trajeto leve a vários km; mede SO2, Eu não tenho2, benzeno, HNO3; monitora fontes lineares e de superfície, usadas em redes de medição

+ Fácil de manusear 
+ Teste de desempenho bem-sucedido
+ Sistema de vários componentes
– dl alto em condições de pouca visibilidade (por exemplo, neblina)

Longa distância
absorção de laser
espectroscopia (TDLAS)

Área de pesquisa, em cubetas de baixa pressão para OH-

+ Alta sensibilidade (para ppt)
+ Mede compostos traço instáveis
- Alto custo
- Difíceis de manusear

Diferencial
Absorção
LIDAR (DISCAL)

Monitora fontes de superfície, grandes medições de immissão de superfície

+ Medições de espaço
distribuição
+ Medidas inacessíveis
lugares (por exemplo, trilhas de gás de fumaça)
- Caro
- Espectro de componente limitado (SO2O3, Eu não tenho2)

LIDAR = Detecção e alcance de luz; DIAL = absorção diferencial LIDAR.

 

Procedimentos de Medição para Poluentes Orgânicos do Ar

A medição da poluição do ar contendo componentes orgânicos é complicada principalmente pela variedade de materiais nesta classe de compostos. Várias centenas de componentes individuais com características toxicológicas, químicas e físicas muito diferentes são cobertos sob o título geral de “poluentes atmosféricos orgânicos” nos registros de emissões e planos de qualidade do ar de áreas congestionadas.

Especialmente devido às grandes diferenças no impacto potencial, a coleta de componentes individuais relevantes substituiu cada vez mais os procedimentos de soma usados ​​anteriormente (por exemplo, detector de ionização de chama, procedimento de carbono total), cujos resultados não podem ser avaliados toxicologicamente. O método FID, no entanto, manteve um certo significado em conexão com uma coluna de separação curta para separar o metano, que é fotoquimicamente pouco reativo, e para coletar os compostos orgânicos voláteis (VOC) precursores para a formação de foto-oxidantes.

A frequente necessidade de separar as misturas complexas dos compostos orgânicos em componentes individuais relevantes torna a medição virtualmente um exercício em cromatografia aplicada. Os procedimentos cromatográficos são os métodos de escolha quando os compostos orgânicos são suficientemente estáveis, térmica e quimicamente. Para materiais orgânicos com grupos funcionais reativos, procedimentos separados que usam as características físicas dos grupos funcionais ou reações químicas para detecção continuam a se manter.

Os exemplos incluem o uso de aminas para converter aldeídos em hidrazonas, com subsequente medição fotométrica; derivatização com 2,4-dinitrofenilhidrazina e separação da 2,4-hidrazona formada; ou formando azo-corantes com p-nitroanilina para detecção de fenóis e cresóis.

Entre os procedimentos cromatográficos, a cromatografia gasosa (GC) e a cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) são mais freqüentemente empregadas para separar as misturas frequentemente complexas. Para cromatografia gasosa, colunas de separação com diâmetros muito estreitos (aprox. 0.2 a 0.3 mm e aproximadamente 30 a 100 m de comprimento), as chamadas colunas capilares de alta resolução (HRGC), são utilizadas quase exclusivamente hoje. Uma série de detectores estão disponíveis para encontrar os componentes individuais após a coluna de separação, como o FID acima mencionado, o ECD (detector de captura de elétrons, especificamente para substitutos eletrofílicos como o halogênio), o PID (detector de fotoionização, que é especialmente sensível a hidrocarbonetos aromáticos e outros sistemas de elétrons p), e o NPD (detector termo-iônico específico para compostos de nitrogênio e fósforo). O HPLC usa detectores de fluxo direto especiais que, por exemplo, são projetados como a cubeta de fluxo direto de um espectrômetro UV.

Especialmente eficaz, mas também especialmente caro, é o uso de um espectrômetro de massa como detector. A identificação realmente certa, especialmente com misturas desconhecidas de compostos, muitas vezes só é possível através do espectro de massa do composto orgânico. A informação qualitativa do chamado tempo de retenção (tempo em que o material permanece na coluna) contida no cromatograma com detectores convencionais é complementada com a detecção específica dos componentes individuais por fragmentogramas de massa com alta sensibilidade de detecção.

A amostragem deve ser considerada antes da análise propriamente dita. A escolha do método de amostragem é determinada principalmente pela volatilidade, mas também pela faixa de concentração esperada, polaridade e estabilidade química. Além disso, com compostos não voláteis, uma escolha deve ser feita entre medições de concentração e deposição.

A Tabela 6 fornece uma visão geral dos procedimentos comuns no monitoramento do ar para enriquecimento ativo e análise cromatográfica de compostos orgânicos, com exemplos de aplicações.

Tabela 6. Visão geral dos procedimentos comuns de medição cromatográfica da qualidade do ar de compostos orgânicos (com exemplos de aplicações)

Grupo material

Concentração
alcance

Amostragem, preparação

Etapa analítica final

Hidrocarbonetos C1–C9

μg/m3

Camundongos de gás (amostragem rápida), seringa hermética, aprisionamento frio na frente da coluna capilar (focalização), dessorção térmica

GC/FID

Hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição, altamente
hidrocarbonetos halogenados voláteis

ng/m3–µg/m3

Cilindro de aço de alta qualidade passivado e evacuado (também para medições de ar limpo)
Envio de amostragem através de loops de gás, aprisionamento a frio, dessorção térmica

GC/FID/ECD/PID

Compostos orgânicos em ponto de ebulição
faixa C6-C30 (60–350 ºC)

μg/m3

Adsorção em carvão ativado, (a) dessorção com CS2 (b) dessorção com solventes (c) análise de headspace

Capilar
GC/FID

Compostos orgânicos em ponto de ebulição
faixa 20–300 ºC

ng/m3–µg/m3

Adsorção em polímeros orgânicos (por exemplo, Tenax) ou peneira de carbono molecular (carbopack), dessorção térmica com aprisionamento a frio na frente da coluna capilar (focalização) ou extração por solvente

Capilar
GC/FID/ECD/MS

Modificação para baixo ponto de ebulição
compostos (de –120 ºC)

ng/m3–µg/m3

Adsorção em polímeros resfriados (por exemplo, tubo termogradiente), resfriado a –120 ºC, uso de carbopack

Capilar
GC/FID/ECD/MS

Compostos orgânicos de alto ponto de ebulição
parcialmente ligado a partículas
(especialmente PAH, PCB, PCDD/PCDF),
alto volume de amostragem

mg/m3–ng/m3

Amostragem em filtros (por exemplo, dispositivo de filtro pequeno ou amostrador de alto volume) com cartuchos de poliuretano subsequentes para porção gasosa, dessorção de solvente do filtro e poliuretano, várias etapas de purificação e preparação, para PAH também sublimação

Capilar
GC-GCMS
(PCDD/PCDF),
capilar GC-FID ou
MS (PAH), HPLC
fluorescência
Detector (HAP)

Compostos orgânicos de alto ponto de ebulição,
especialmente. PCDD, PCDF, PBDD, PBDF,
baixo volume de amostragem

mg/m3–ng/m3

Adsorção em polímeros orgânicos (por exemplo, cilindro de espuma de poliuretano) com filtros prévios (por exemplo, fibra de vidro) ou inorg. adsorver. (por exemplo, gel de sílica), extração com solventes, várias etapas de purificação e preparação (incluindo cromatografia multicoluna), derivatização para clorofenóis

HRGC/ECD

Compostos orgânicos de alto ponto de ebulição
ligado a partículas, por exemplo, componentes
de aerossóis orgânicos, deposição
amostras

ng/m3
ng–μg/g
aerossol
pg–ng/m2 dia

Separação de aerossóis em filtros de fibra de vidro (por exemplo, amostrador de alto ou baixo volume) ou coleta de poeira em superfícies padronizadas, extração com solventes (para deposição também de água filtrada remanescente), várias etapas de purificação e preparação

HRGC/MS
HPLC (para PAHs)

GC = cromatografia gasosa; GCMS = GC/espectroscopia de massa; FID = detector de ionização de chama; HRGC/ECD = GC/ECD de alta resolução; ECD = detector de captura de elétrons; HPLC = cromatografia líquida de alta eficiência. PID = detector de fotoionização.

 

As medições de deposição de compostos orgânicos com baixa volatilidade (por exemplo, dibenzodioxinas e dibenzofuranos (PCDD/PCDF), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH)) estão ganhando importância do ponto de vista do impacto ambiental. Uma vez que os alimentos são a principal fonte de ingestão humana, o material transportado pelo ar transferido para as plantas alimentícias é de grande importância. Há, no entanto, evidências de que a transferência de material por meio de deposição de partículas é menos importante do que a deposição seca de compostos quase gasosos.

Para medir a deposição total, são utilizados dispositivos padronizados para precipitação de poeira (por exemplo, procedimento de Bergerhoff), que foram ligeiramente modificados pelo escurecimento como proteção contra a entrada de luz forte. Importantes problemas técnicos de medição, como a ressuspensão de partículas já separadas, evaporação ou possível decomposição fotolítica, estão sendo pesquisados ​​sistematicamente para melhorar os procedimentos de amostragem abaixo do ideal para compostos orgânicos.

Investigações Olfactométricas

As investigações de imissão olfactométrica são usadas no monitoramento para quantificar reclamações de odor e para determinar a poluição de linha de base em procedimentos de licenciamento. Eles servem principalmente para avaliar se os odores existentes ou antecipados devem ser classificados como significativos.

Em princípio, três abordagens metodológicas podem ser diferenciadas:

  • medição da concentração de emissão (número de unidades de odor) com um olfatômetro e subsequente modelagem de dispersão
  • medição de componentes individuais (por exemplo, NH3) ou misturas de compostos (por exemplo, cromatografia gasosa de gases de aterros sanitários), se estes caracterizarem adequadamente o odor
  • determinações de odor por meio de inspeções.

 

A primeira possibilidade combina medição de emissões com modelagem e, a rigor, não pode ser classificada no termo monitoramento da qualidade do ar. No terceiro método, o nariz humano é utilizado como detector com precisão significativamente reduzida em relação aos métodos físico-químicos.

Detalhes de inspeções, planos de medição e avaliação dos resultados estão contidos, por exemplo, nos regulamentos de proteção ambiental de alguns estados alemães.

Procedimentos de medição de triagem

Às vezes, procedimentos de medição simplificados são usados ​​para estudos preparatórios (triagem). Os exemplos incluem amostradores passivos, tubos de ensaio e procedimentos biológicos. Com amostradores passivos (difusivos), o material a ser testado é coletado com processos de fluxo livre, como difusão, permeação ou adsorção em formas simples de coletores (tubos, placas) e enriquecido em filtros impregnados, malhas ou outros meios de adsorção. Assim, a chamada amostragem ativa (sucção do ar de amostra através de uma bomba) não ocorre. A quantidade enriquecida de material, determinada analiticamente de acordo com o tempo de exposição definido, é convertida em unidades de concentração com base nas leis físicas (por exemplo, de difusão) com a ajuda do tempo de coleta e dos parâmetros geométricos do coletor. A metodologia deriva do campo da saúde ocupacional (amostragem pessoal) e medição do ar interior, mas está sendo cada vez mais utilizada para medições de concentração de poluentes no ar ambiente. Uma visão geral pode ser encontrada em Brown 1993.

Tubos detectores são frequentemente usados ​​para amostragem e análise preparatória rápida de gases. Um determinado volume de ar de teste é aspirado através de um tubo de vidro que é preenchido com um reagente adsortivo que corresponde ao objetivo do teste. O conteúdo do tubo muda de cor dependendo da concentração do material a ser determinado que está presente no ar de teste. Tubos de ensaio pequenos são frequentemente utilizados na área de monitoramento de locais de trabalho ou como procedimento rápido em casos de acidentes, como incêndios. Eles não são usados ​​para medições rotineiras de concentração de poluentes no ar ambiente devido aos limites de detecção geralmente muito altos e seletividade muito limitada. Os tubos de teste do detector estão disponíveis para vários materiais em várias faixas de concentração.

Dentre os procedimentos biológicos, dois métodos passaram a ser aceitos no monitoramento de rotina. Com o procedimento padronizado de exposição ao líquen, a taxa de mortalidade do líquen é determinada ao longo do tempo de exposição de 300 dias. Em outro procedimento, o pasto francês é exposto por 14±1 dias. Em seguida, a quantidade de crescimento é determinada. Ambos os procedimentos servem como determinações resumidas dos efeitos da concentração de poluentes atmosféricos.

Redes de Monitoramento da Qualidade do Ar

Em todo o mundo, são utilizados os mais variados tipos de redes de qualidade do ar. Uma distinção deve ser feita entre redes de medição, consistindo em estações de medição automáticas controladas por computador (recipientes de medição) e redes de medição virtuais, que apenas definem os locais de medição para vários tipos de medições de concentração de poluentes atmosféricos na forma de uma grade predefinida. Tarefas e concepções de redes de medição foram discutidas acima.

Redes de monitoramento contínuo

As redes de medição em operação contínua são baseadas em estações de medição automática e servem principalmente para o monitoramento da qualidade do ar em áreas urbanas. Medidos são poluentes atmosféricos, como dióxido de enxofre (SO2), poeira, monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3), e até certo ponto também a soma dos hidrocarbonetos (metano livre, CnHm) ou componentes orgânicos individuais (por exemplo, benzeno, tolueno, xilenos). Além disso, dependendo da necessidade, parâmetros meteorológicos como direção do vento, velocidade do vento, temperatura do ar, umidade relativa, precipitação, radiação global ou balanço de radiação são incluídos.

Os equipamentos de medição operados nas estações de medição geralmente consistem em um analisador, uma unidade de calibração e eletrônica de controle e direção, que monitora todo o equipamento de medição e contém uma interface padronizada para coleta de dados. Além dos valores de medição, o equipamento de medição fornece os chamados sinais de status sobre erros e o status operacional. A calibração dos dispositivos é verificada automaticamente por computador em intervalos regulares.

Como regra, as estações de medição são conectadas com linhas de dados fixas, conexões de discagem ou outros sistemas de transferência de dados a um computador (computador de processo, estação de trabalho ou PC, dependendo do escopo do sistema) no qual os resultados da medição são inseridos, processados ​​e exibido. Os computadores da rede de medição e, se necessário, pessoal especialmente treinado monitoram continuamente se vários limites de limite são excedidos. Desta forma, situações críticas de qualidade do ar podem ser reconhecidas a qualquer momento. Isso é muito importante, especialmente para monitorar situações críticas de smog no inverno e no verão (foto-oxidantes) e para informações públicas atuais.

Redes de medição para medições de amostras aleatórias

Além da rede de medição telemétrica, outros sistemas de medição para monitorar a qualidade do ar são usados ​​em graus variados. Os exemplos incluem redes de medição (ocasionalmente parcialmente automatizadas) para determinar:

  • deposição de poeira e seus componentes
  • poeira em suspensão (SPM) e seus componentes
  • hidrocarbonetos e hidrocarbonetos clorados
  • materiais orgânicos pouco voláteis (dioxinas, furanos, bifenilos policlorados).

 

Uma série de substâncias medidas dessa maneira foram classificadas como cancerígenas, como compostos de cádmio, PAHs ou benzeno. Monitorá-los é, portanto, particularmente importante.

Para fornecer um exemplo de um programa abrangente, a tabela 7 resume o monitoramento da qualidade do ar que é realizado sistematicamente na Renânia do Norte-Vestfália, que com 18 milhões de habitantes é o estado mais populoso da Alemanha.

Tabela 7. Monitoramento sistemático da qualidade do ar na Renânia do Norte-Vestfália (Alemanha)

Medição contínua
.

Parcialmente automatizado
sistema de medição

Medição descontínua
sistema/Multicomponente
medições

Dióxido de enxofre
Monóxido de nitrogênio
Dióxido de nitrogênio
Monóxido de carbono
particulado suspenso
matéria (SPM)
ozono
Hidrocarbonetos
Direção do vento
Velocidade do vento
Temperatura do ar
A pressão do ar
Humidade relativa
balanço de radiação
Precipitação

Composição SPM:
Conduzir
Cádmio
Níquel
Cobre
Ferro
Arsênico
Berílio
Benzo [a]pireno
Benzo [e]pireno
Benzo [a] antraceno
Dibenzo[um, h] antraceno
Benzo [ghi) perileno
Coroneno

benzeno e outros
hidrocarbonetos
hidrocarbonetos halogenados
Deposição de poeira e
composição material
Fuligem
Bifenilos policlorados
Polihalogenado
dibenzodioxinas e
dibenzofuranos
(PCDD/PCDF)

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 15: 48

Controle de poluição do ar

Gestão da Poluição do Ar

O objetivo de um gerente de um sistema de controle de poluição do ar é garantir que concentrações excessivas de poluentes atmosféricos não atinjam um alvo suscetível. Os alvos podem incluir pessoas, plantas, animais e materiais. Em todos os casos, devemos nos preocupar com os mais sensíveis de cada um desses grupos. Os poluentes atmosféricos podem incluir gases, vapores, aerossóis e, em alguns casos, materiais com risco biológico. Um sistema bem projetado evitará que um alvo receba uma concentração nociva de um poluente.

A maioria dos sistemas de controle da poluição do ar envolve uma combinação de várias técnicas de controle, geralmente uma combinação de controles tecnológicos e controles administrativos, e em fontes maiores ou mais complexas pode haver mais de um tipo de controle tecnológico.

Idealmente, a seleção dos controles apropriados será feita no contexto do problema a ser resolvido.

  • O que é emitido, em que concentração?
  • Quais são os alvos? Qual é o alvo mais suscetível?
  • Quais são os níveis aceitáveis ​​de exposição de curto prazo?
  • Quais são os níveis aceitáveis ​​de exposição a longo prazo?
  • Que combinação de controles deve ser selecionada para garantir que os níveis de exposição de curto e longo prazo não sejam excedidos?

 

A Tabela 1 descreve as etapas desse processo.

 


Tabela 1. Etapas na seleção de controles de poluição

 

 

-
Definir
emissões.

A primeira parte é determinar o que será liberado da pilha.
Todas as emissões potencialmente nocivas devem ser listadas. A segunda parte é para
estimar quanto de cada material será liberado. Sem isso
informações, o gerente não pode começar a projetar um programa de controle.

-
Definir
grupos-alvo.

Todos os alvos suscetíveis devem ser identificados. Isso inclui pessoas, animais, plantas e materiais. Em cada caso, o membro mais suscetível de cada grupo deve ser identificado. Por exemplo, asmáticos perto de uma planta que emite isocianatos.

-
Determinar
aceitável
níveis de exposição.*

Um nível aceitável de exposição para o grupo-alvo mais sensível deve
ser estabelecido. Se o poluente for um material que tem efeitos cumulativos,
como uma substância cancerígena, então os níveis de exposição a longo prazo (anual) devem ser definidos. Se o poluente tiver efeitos de curto prazo, como um irritante ou um sensibilizador, um nível de exposição de curto prazo ou talvez de pico deve ser definido.**

-
Selecionar
controles.

A Etapa 1 identifica as emissões e a Etapa 3 determina o aceitável
níveis de exposição. Nesta etapa, cada poluente é verificado para garantir que
não exceda o nível aceitável. Se exceder o nível aceitável,
controles adicionais devem ser adicionados e os níveis de exposição verificados novamente. Esse processo continua até que todas as exposições estejam no nível aceitável ou abaixo dele. A modelagem de dispersão pode ser usada para estimar exposições para novas plantas ou para testar soluções alternativas para instalações existentes.

* Ao definir os níveis de exposição na Etapa 3, deve-se lembrar que essas exposições são exposições totais, não apenas as da planta. Uma vez estabelecido o nível aceitável, os níveis de fundo e as contribuições de outras plantas são apenas subtraídos para determinar a quantidade máxima que a planta pode emitir sem exceder o nível de exposição aceitável. Se isso não for feito, e três plantas puderem emitir na quantidade máxima, os grupos-alvo serão expostos a três vezes o nível aceitável.

** Alguns materiais, como substâncias cancerígenas, não têm um limite abaixo do qual não ocorrerão efeitos nocivos. Portanto, enquanto parte do material escapar para o meio ambiente, haverá algum risco para as populações-alvo. Neste caso, um nível sem efeito não pode ser definido (diferente de zero). Em vez disso, um nível aceitável de risco deve ser estabelecido. Normalmente, isso é definido na faixa de 1 resultado adverso em 100,000 a 1,000,000 de pessoas expostas.


 

Algumas jurisdições fizeram parte do trabalho estabelecendo padrões com base na concentração máxima de um contaminante que um alvo suscetível pode receber. Com esse tipo de norma, o gestor não precisa realizar os Passos 2 e 3, pois o órgão regulador já fez isso. Nesse sistema, o gestor deve estabelecer apenas os padrões de emissão não controlada para cada poluente (Etapa 1) e, a seguir, determinar quais controles são necessários para atender ao padrão (Etapa 4).

Ao ter padrões de qualidade do ar, os reguladores podem medir as exposições individuais e, assim, determinar se alguém está exposto a níveis potencialmente perigosos. Presume-se que os padrões estabelecidos nessas condições sejam baixos o suficiente para proteger o grupo-alvo mais suscetível. Isso nem sempre é uma suposição segura. Conforme mostrado na tabela 2, pode haver uma grande variação nos padrões comuns de qualidade do ar. Os padrões de qualidade do ar para dióxido de enxofre variam de 30 a 140 μg/m3. Para materiais menos regulamentados, essa variação pode ser ainda maior (1.2 a 1,718 μg/m3), como mostrado na tabela 3 para o benzeno. Isso não é surpreendente, dado que a economia pode desempenhar um papel tão importante na definição de padrões quanto a toxicologia. Se um padrão não for baixo o suficiente para proteger as populações suscetíveis, ninguém estará bem servido. As populações expostas têm um sentimento de falsa confiança e podem ser colocadas em risco sem saber. A princípio, o emissor pode sentir que se beneficiou de um padrão leniente, mas se os efeitos na comunidade exigirem que a empresa redesenhe seus controles ou instale novos controles, os custos podem ser maiores do que fazê-lo corretamente da primeira vez.

Tabela 2. Faixa de padrões de qualidade do ar para um contaminante do ar comumente controlado (dióxido de enxofre)

Países e territórios

Dióxido de enxofre a longo prazo
padrões de qualidade do ar (µg/m
3)

Australia

50

Localização: Canadá

30

Finlândia

40

Alemanha

140

Hungria

70

Taiwan

133

 

Tabela 3. Faixa de padrões de qualidade do ar para um contaminante do ar menos comumente controlado (benzeno)

Cidade-Estado

Padrão de qualidade do ar 24 horas para
benzeno (μg/m
3)

Connecticut

53.4

Massachusetts

1.2

Michigan

2.4

Carolina do Norte

2.1

Nevada

254

New York

1,718

Philadelphia

1,327

O Estado da Virgínia (EUA)

300

Os níveis foram padronizados para um tempo médio de 24 horas para auxiliar nas comparações.

(Adaptado de Calabrese e Kenyon 1991.)

 

Às vezes, essa abordagem gradual para selecionar os controles de poluição do ar sofre um curto-circuito e os reguladores e projetistas vão diretamente para uma “solução universal”. Um desses métodos é a melhor tecnologia de controle disponível (BACT). Supõe-se que, usando a melhor combinação de depuradores, filtros e boas práticas de trabalho em uma fonte de emissão, seria alcançado um nível de emissões baixo o suficiente para proteger o grupo-alvo mais suscetível. Freqüentemente, o nível de emissão resultante estará abaixo do mínimo necessário para proteger os alvos mais suscetíveis. Desta forma, todas as exposições desnecessárias devem ser eliminadas. Exemplos de BACT são mostrados na tabela 4.

Tabela 4. Exemplos selecionados da melhor tecnologia de controle disponível (BACT) mostrando o método de controle usado e a eficiência estimada

Processo

Poluente

Método de controle

Eficiência estimada

Remediação do solo

Hidrocarbonetos

Oxidador térmico

99

fábrica de celulose Kraft
caldeira de recuperação

Partículas

Eletrostática
precipitador

99.68

Produção de fumegante
sílica

Monóxido de carbono

Boa prática

50

pintura automotiva

Hidrocarbonetos

Pós-queimador do forno

90

Forno elétrico a arco

Partículas

Baghouse

100

refinaria de petróleo,
craqueamento catalítico

Partículas respiráveis

Ciclone + Venturi
purificador

93

incinerador médico

Cloreto de hidrogênio

Depurador molhado + seco
purificador

97.5

Caldeira a carvão

Dióxido de enxofre

Secador de spray +
absorvedor

90

Eliminação de resíduos por
desidratação e
incineração

Partículas

Ciclone + condensador
+ Lavador Venturi +
lavador molhado

95

Planta de asfalto

Hidrocarbonetos

Oxidador térmico

99

 

O BACT por si só não garante níveis de controle adequados. Embora este seja o melhor sistema de controle baseado em controles de limpeza de gás e boas práticas operacionais, o BACT pode não ser bom o suficiente se a fonte for uma planta grande ou se estiver localizada próxima a um alvo sensível. A melhor tecnologia de controle disponível deve ser testada para garantir que seja realmente boa o suficiente. Os padrões de emissão resultantes devem ser verificados para determinar se ainda podem ser prejudiciais, mesmo com os melhores controles de limpeza de gás. Se os padrões de emissão ainda forem prejudiciais, outros controles básicos, como selecionar processos ou materiais mais seguros ou realocar em uma área menos sensível, podem ter que ser considerados.

Outra “solução universal” que ignora algumas das etapas são os padrões de desempenho de origem. Muitas jurisdições estabelecem padrões de emissão que não podem ser excedidos. Os padrões de emissão são baseados nas emissões na fonte. Normalmente, isso funciona bem, mas, como o BACT, eles podem não ser confiáveis. Os níveis devem ser baixos o suficiente para manter as emissões máximas baixas o suficiente para proteger populações-alvo suscetíveis de emissões típicas. No entanto, como acontece com a melhor tecnologia de controle disponível, isso pode não ser bom o suficiente para proteger todos onde há grandes fontes de emissão ou populações suscetíveis próximas. Se for esse o caso, outros procedimentos devem ser usados ​​para garantir a segurança de todos os grupos-alvo.

Ambos os padrões BACT e de emissão têm uma falha básica. Eles assumem que, se determinados critérios forem atendidos na fábrica, os grupos-alvo serão automaticamente protegidos. Isso não é necessariamente assim, mas uma vez que tal sistema é aprovado em lei, os efeitos sobre o alvo tornam-se secundários em relação ao cumprimento da lei.

BACT e padrões de emissão de fonte ou critérios de projeto devem ser usados ​​como critérios mínimos para controles. Se o BACT ou os critérios de emissão protegerem os alvos suscetíveis, eles podem ser usados ​​conforme pretendido, caso contrário, outros controles administrativos devem ser usados.

Medidas de controle

Os controles podem ser divididos em dois tipos básicos de controles - tecnológicos e administrativos. Os controles tecnológicos são definidos aqui como o hardware colocado em uma fonte de emissão para reduzir os contaminantes no fluxo de gás a um nível aceitável para a comunidade e que protegerá o alvo mais sensível. Os controles administrativos são definidos aqui como outras medidas de controle.

controles tecnológicos

Os sistemas de limpeza de gás são colocados na fonte, antes da chaminé, para remover os contaminantes do fluxo de gás antes de liberá-lo para o meio ambiente. A Tabela 5 mostra um breve resumo das diferentes classes de sistema de limpeza de gás.

Tabela 5. Métodos de limpeza de gás para remoção de gases, vapores e partículas nocivos de emissões de processos industriais

Método de controle

Exemplos

Descrição

Eficiência

Gases/vapores

     

Condensação

Condensadores de contato
condensadores de superfície

O vapor é resfriado e condensado em um líquido. Isso é ineficiente e é usado como um pré-condicionador para outros métodos

80+% quando concentração > 2,000 ppm

Absorção

Lavadores úmidos (embalados
ou absorvedores de placa)

O gás ou vapor é coletado em um líquido.

82-95% quando a concentração <100 ppm
95-99% quando concentração > 100 ppm

Adsorção

Carbono
Alumina
Gel de sílica
Peneira molecular

O gás ou vapor é coletado em um sólido.

90+% quando concentração <1,000 ppm
95+% quando concentração > 1,000 ppm

Incineração

Flares
Incinerador
incinerador catalítico

Um gás ou vapor orgânico é oxidado aquecendo-o a uma temperatura elevada e mantendo-o nessa temperatura por um
período de tempo suficiente.

Não recomendado quando
concentração <2,000 ppm
80+% quando concentração > 2,000 ppm

Partículas

     

Inercial
separadores

Ciclones

Os gases carregados de partículas são forçados a mudar de direção. A inércia da partícula faz com que elas se separem do fluxo de gás. Isso é ineficiente e é usado como um
pré-condicionador para outros métodos.

70-90%

Lavadores úmidos

Venturi
Filtro umedecido
Esfregador de bandeja ou peneira

Gotículas líquidas (água) coletam as partículas por impactação, interceptação e difusão. As gotículas e suas partículas são então separadas do fluxo de gás.

Para partículas de 5 μm, 98.5% a 6.8 wg;
99.99+% a 50 wg
Para partículas de 1 μm, 45% a 6.8 wg; 99.95
a 50 wg

Eletrostática
precipitadores

placa de arame
Prato plano
Tubular
Molhado

As forças elétricas são usadas para mover as partículas do fluxo de gás para as placas de coleta

95–99.5% para partículas de 0.2 μm
99.25–99.9+% para partículas de 10 μm

Filtros

Baghouse

Um tecido poroso remove as partículas do fluxo de gás. O bolo de pó poroso que se forma no tecido, na verdade,
faz a filtragem.

99.9% para partículas de 0.2 μm
99.5% para partículas de 10 μm

 

O limpador de gás faz parte de um sistema complexo que consiste em exaustores, dutos, ventiladores, limpadores e chaminés. O design, o desempenho e a manutenção de cada parte afetam o desempenho de todas as outras partes e do sistema como um todo.

Deve-se notar que a eficiência do sistema varia muito para cada tipo de limpador, dependendo de seu projeto, entrada de energia e características do fluxo de gás e do contaminante. Como resultado, as eficiências de amostra na tabela 5 são apenas aproximações. A variação nas eficiências é demonstrada com lavadores úmidos na tabela 5. A eficiência de coleta do lavador úmido vai de 98.5% para partículas de 5 μm a 45% para partículas de 1 μm com a mesma queda de pressão no lavador (medidor de água de 6.8 pol. (wg )). Para o mesmo tamanho de partícula, 1 μm, a eficiência vai de 45% a 6.8 wg para 99.95 a 50 wg. Como resultado, os limpadores de gás devem ser adequados ao fluxo de gás específico em questão. O uso de dispositivos genéricos não é recomendado.

Depósito de lixo

Ao selecionar e projetar sistemas de limpeza de gás, deve-se considerar cuidadosamente o descarte seguro do material coletado. Conforme mostrado na tabela 6, alguns processos produzem grandes quantidades de contaminantes. Se a maioria dos contaminantes for coletada pelo equipamento de limpeza de gás, pode haver um problema de descarte de resíduos perigosos.

Tabela 6. Taxas de emissão não controlada de amostra para processos industriais selecionados

fonte industrial

Taxa de emissão

forno elétrico 100 toneladas

257 toneladas/ano de particulados

Turbina de óleo/gás de 1,500 MM BTU/h

SO de 444 lb/h2

Incinerador de 41.7 ton/h

208 lb/h NÃOx

100 caminhões/dia verniz transparente

3,795 lb/semana de orgânicos

 

Em alguns casos, os resíduos podem conter produtos valiosos que podem ser reciclados, como metais pesados ​​de uma fundição ou solvente de uma linha de pintura. Os resíduos podem ser utilizados como matéria-prima para outro processo industrial - por exemplo, o dióxido de enxofre coletado na forma de ácido sulfúrico pode ser utilizado na fabricação de fertilizantes.

Onde os resíduos não podem ser reciclados ou reutilizados, o descarte pode não ser simples. Não apenas o volume pode ser um problema, mas eles próprios podem ser perigosos. Por exemplo, se o ácido sulfúrico capturado de uma caldeira ou fundição não puder ser reutilizado, ele terá que ser tratado para neutralizá-lo antes do descarte.

Dispersão

A dispersão pode reduzir a concentração de um poluente em um alvo. No entanto, deve-se lembrar que a dispersão não reduz a quantidade total de material que sai de uma fábrica. Uma pilha alta permite apenas que a pluma se espalhe e seja diluída antes de atingir o nível do solo, onde é provável que existam alvos suscetíveis. Se o poluente for principalmente um incômodo, como um odor, a dispersão pode ser aceitável. No entanto, se o material for persistente ou cumulativo, como metais pesados, a diluição pode não ser uma resposta para um problema de poluição do ar.

A dispersão deve ser usada com cuidado. As condições meteorológicas locais e da superfície do solo devem ser levadas em consideração. Por exemplo, em climas mais frios, particularmente com cobertura de neve, pode haver inversões de temperatura frequentes que podem prender os poluentes perto do solo, resultando em exposições inesperadamente altas. Da mesma forma, se uma planta estiver localizada em um vale, as plumas podem se mover para cima e para baixo no vale, ou ser bloqueadas pelas colinas circundantes, de modo que não se espalhem e se dispersem conforme o esperado.

Controles administrativos

Além dos sistemas tecnológicos, existe outro grupo de controles que deve ser considerado no projeto geral de um sistema de controle da poluição do ar. Em grande parte, eles vêm das ferramentas básicas de higiene industrial.

Substituição

Um dos métodos preferidos de higiene ocupacional para controlar os riscos ambientais no local de trabalho é substituir um material ou processo mais seguro. Se um processo ou material mais seguro puder ser usado e as emissões nocivas evitadas, o tipo ou a eficácia dos controles torna-se acadêmico. É melhor evitar o problema do que tentar corrigir uma primeira decisão ruim. Exemplos de substituição incluem o uso de combustíveis mais limpos, tampas para armazenamento de granéis e temperaturas reduzidas em secadores.

Isso se aplica a pequenas compras, bem como aos principais critérios de projeto da planta. Se forem adquiridos apenas produtos ou processos ambientalmente seguros, não haverá risco para o meio ambiente, interno ou externo. Se a compra for errada, o restante do programa consiste em tentar compensar essa primeira decisão. Se um produto ou processo de baixo custo, mas perigoso, for adquirido, pode ser necessário procedimentos e equipamentos especiais de manuseio e métodos especiais de descarte. Como resultado, o item de baixo custo pode ter apenas um preço de compra baixo, mas um preço alto para usá-lo e descartá-lo. Talvez um material ou processo mais seguro, mas mais caro, fosse menos dispendioso a longo prazo.

ventilação local

Os controles são necessários para todos os problemas identificados que não podem ser evitados pela substituição de materiais ou métodos mais seguros. As emissões começam no local de trabalho individual, não na pilha. Um sistema de ventilação que capture e controle as emissões na fonte ajudará a proteger a comunidade se for projetado adequadamente. As coifas e dutos do sistema de ventilação fazem parte do sistema de controle total da poluição do ar.

Um sistema de ventilação local é o preferido. Não dilui os contaminantes e fornece um fluxo de gás concentrado que é mais fácil de limpar antes de liberar para o meio ambiente. O equipamento de limpeza de gás é mais eficiente ao limpar o ar com maiores concentrações de contaminantes. Por exemplo, uma coifa de captura sobre o bico de vazamento de um forno de metal evitará que contaminantes entrem no ambiente e enviará a fumaça para o sistema de limpeza de gás. Na tabela 5 pode ser visto que as eficiências de limpeza para limpadores de absorção e adsorção aumentam com a concentração do contaminante, e limpadores de condensação não são recomendados para níveis baixos (<2,000 ppm) de contaminantes.

Se os poluentes não forem capturados na fonte e puderem escapar pelas janelas e aberturas de ventilação, eles se tornarão emissões fugitivas descontroladas. Em alguns casos, essas emissões fugitivas descontroladas podem ter um impacto significativo na vizinhança imediata.

Isolamento

Isolamento - localizar a planta longe de alvos suscetíveis - pode ser um importante método de controle quando os controles de engenharia são inadequados por si mesmos. Este pode ser o único meio de alcançar um nível aceitável de controle quando a melhor tecnologia de controle disponível (BACT) deve ser confiada. Se, após a aplicação dos melhores controles disponíveis, um grupo-alvo ainda estiver em risco, deve-se considerar a possibilidade de encontrar um local alternativo onde não estejam presentes populações sensíveis.

O isolamento, conforme apresentado acima, é um meio de separar uma planta individual de alvos suscetíveis. Outro sistema de isolamento é onde as autoridades locais usam o zoneamento para separar classes de indústrias de alvos suscetíveis. Uma vez que as indústrias tenham sido separadas das populações-alvo, a população não deve se mudar para perto da instalação. Embora isso pareça senso comum, não é empregado com a frequência que deveria.

procedimentos de trabalho

Os procedimentos de trabalho devem ser desenvolvidos para garantir que os equipamentos sejam utilizados de forma adequada e segura, sem riscos aos trabalhadores e ao meio ambiente. Os sistemas complexos de poluição do ar devem ser mantidos e operados adequadamente se quiserem fazer seu trabalho como pretendido. Um fator importante para isso é o treinamento da equipe. A equipe deve ser treinada em como usar e manter o equipamento para reduzir ou eliminar a quantidade de materiais perigosos emitidos no local de trabalho ou na comunidade. Em alguns casos, o BACT depende de boas práticas para garantir resultados aceitáveis.

Monitoramento em tempo real

Um sistema baseado em monitoramento em tempo real não é popular e não é comumente usado. Nesse caso, emissão contínua e monitoramento meteorológico podem ser combinados com modelagem de dispersão para prever exposições a favor do vento. Quando as exposições previstas se aproximam dos níveis aceitáveis, as informações são usadas para reduzir as taxas de produção e as emissões. Este é um método ineficiente, mas pode ser um método de controle provisório aceitável para uma instalação existente.

O inverso disso é anunciar avisos ao público quando as condições forem tais que possam existir concentrações excessivas de contaminantes, para que o público possa tomar as medidas apropriadas. Por exemplo, se for enviado um aviso de que as condições atmosféricas são tais que os níveis de dióxido de enxofre na direção do vento de uma fundição são excessivos, as populações suscetíveis, como os asmáticos, saberiam que não deveriam sair de casa. Novamente, este pode ser um controle provisório aceitável até que os controles permanentes sejam instalados.

Às vezes, o monitoramento atmosférico e meteorológico em tempo real é usado para evitar ou reduzir grandes eventos de poluição do ar onde podem existir múltiplas fontes. Quando se torna evidente que níveis excessivos de poluição do ar são prováveis, o uso pessoal de carros pode ser restrito e as principais indústrias emissoras fechadas.

Manutenção/arrumação

Em todos os casos, a eficácia dos controles depende de uma manutenção adequada; o equipamento tem de funcionar como pretendido. Não apenas os controles de poluição do ar devem ser mantidos e usados ​​conforme pretendido, mas os processos que geram emissões potenciais devem ser mantidos e operados adequadamente. Um exemplo de processo industrial é um secador de cavacos de madeira com falha no controlador de temperatura; se o secador for operado em uma temperatura muito alta, ele emitirá mais materiais, e talvez um tipo diferente de material, da madeira que está secando. Um exemplo de manutenção do limpador de gás que afeta as emissões seria uma manga mal conservada com mangas quebradas, o que permitiria a passagem de partículas pelo filtro.

A limpeza também desempenha um papel importante no controle das emissões totais. As poeiras que não são limpas rapidamente dentro da fábrica podem ser reintroduzidas e representar um perigo para o pessoal. Se as poeiras forem transportadas para fora da fábrica, elas são um perigo para a comunidade. A má manutenção do pátio da fábrica pode representar um risco significativo para a comunidade. Materiais a granel descobertos, resíduos de plantas ou poeira levantada por veículos podem resultar em poluentes sendo carregados pelos ventos para a comunidade. Manter o pátio limpo, usando recipientes ou locais de armazenamento adequados, é importante para reduzir as emissões totais. Um sistema deve ser não apenas projetado corretamente, mas também usado corretamente se a comunidade deve ser protegida.

O pior exemplo de má manutenção e limpeza seria a planta de recuperação de chumbo com um transportador de pó de chumbo quebrado. A poeira foi deixada escapar do transportador até que a pilha estivesse tão alta que a poeira pudesse deslizar pela pilha e sair por uma janela quebrada. Os ventos locais então carregaram a poeira ao redor do bairro.

Equipamento para Amostragem de Emissões

A amostragem da fonte pode ser realizada por vários motivos:

  • Caracterizar as emissões. Para projetar um sistema de controle da poluição do ar, é preciso saber o que está sendo emitido. Não só o volume de gás, mas a quantidade, identidade e, no caso de particulados, distribuição de tamanho do material que está sendo emitido deve ser conhecido. A mesma informação é necessária para catalogar as emissões totais de um bairro.
  • Para testar a eficiência do equipamento. Após a compra de um sistema de controle de poluição do ar, ele deve ser testado para garantir que está fazendo o trabalho pretendido.
  • Como parte de um sistema de controle. Quando as emissões são continuamente monitoradas, os dados podem ser usados ​​para ajustar o sistema de controle da poluição do ar ou a própria operação da planta.
  • Para determinar a conformidade. Quando os padrões regulatórios incluem limites de emissão, a amostragem de emissões pode ser usada para determinar a conformidade ou não conformidade com os padrões.

 

O tipo de sistema de amostragem usado dependerá do motivo da coleta de amostras, custos, disponibilidade de tecnologia e treinamento de pessoal.

Emissões visíveis

Onde houver o desejo de reduzir o poder de poluição do ar, melhorar a visibilidade ou impedir a introdução de aerossóis na atmosfera, os padrões podem ser baseados em emissões visíveis.

As emissões visíveis são compostas por pequenas partículas ou gases coloridos. Quanto mais opaca for uma pluma, mais material está sendo emitido. Essa característica é evidente à vista, e observadores treinados podem ser usados ​​para avaliar os níveis de emissão. Existem várias vantagens em usar este método de avaliação de padrões de emissão:

  • Nenhum equipamento caro é necessário.
  • Uma pessoa pode fazer muitas observações em um dia.
  • Os operadores da planta podem avaliar rapidamente os efeitos das mudanças no processo a baixo custo.
  • Os infratores podem ser citados sem testes de origem demorados.
  • As emissões questionáveis ​​podem ser localizadas e as emissões reais determinadas pelo teste da fonte, conforme descrito nas seções a seguir.

 

Amostragem extrativa

Um método de amostragem muito mais rigoroso exige que uma amostra do fluxo de gás seja removida da chaminé e analisada. Embora isso pareça simples, não se traduz em um método de amostragem simples.

A amostra deve ser coletada isocineticamente, especialmente quando partículas estão sendo coletadas. Amostragem isocinética é definida como amostragem por extração da amostra na sonda de amostragem na mesma velocidade que o material está se movendo na pilha ou duto. Isso é feito medindo a velocidade do fluxo de gás com um tubo de pitot e, em seguida, ajustando a taxa de amostragem para que a amostra entre na sonda na mesma velocidade. Isso é essencial na amostragem de partículas, uma vez que partículas maiores e mais pesadas não seguirão uma mudança de direção ou velocidade. Como resultado, a concentração de partículas maiores na amostra não será representativa do fluxo de gás e a amostra será imprecisa.

Um trem de amostras para dióxido de enxofre é mostrado na figura 1. Não é simples e um operador treinado é necessário para garantir que uma amostra seja coletada adequadamente. Se algo diferente do dióxido de enxofre for amostrado, os impingers e o banho de gelo podem ser removidos e o dispositivo de coleta apropriado inserido.

Figura 1. Um diagrama de um trem de amostragem isocinética para dióxido de enxofre

EPC050F2

A amostragem extrativa, particularmente a amostragem isocinética, pode ser muito precisa e versátil e tem vários usos:

  • É um método de amostragem reconhecido com controles de qualidade adequados e, portanto, pode ser usado para determinar a conformidade com os padrões.
  • A precisão potencial do método o torna adequado para testes de desempenho de novos equipamentos de controle.
  • Como as amostras podem ser coletadas e analisadas sob condições controladas de laboratório para muitos componentes, é útil para caracterizar o fluxo de gás.

 

Um sistema de amostragem simplificado e automatizado pode ser conectado a um gás contínuo (sensores eletroquímicos, ultravioleta-fotométricos ou de ionização de chama) ou a um analisador de partículas (nefelômetro) para monitorar continuamente as emissões. Isso pode fornecer documentação das emissões e status operacional instantâneo do sistema de controle de poluição do ar.

Amostragem in situ

As emissões também podem ser amostradas na pilha. A Figura 2 é uma representação de um transmissômetro simples usado para medir materiais no fluxo de gás. Neste exemplo, um feixe de luz é projetado através da pilha para uma fotocélula. As partículas ou gás colorido irão absorver ou bloquear parte da luz. Quanto mais material, menos luz chegará à fotocélula. (Veja a figura 2.)

Figura 2. Um transmissômetro simples para medir partículas em uma pilha

EPC050F1

Usando diferentes fontes de luz e detectores, como luz ultravioleta (UV), gases transparentes à luz visível podem ser detectados. Esses dispositivos podem ser ajustados para gases específicos e, portanto, podem medir a concentração de gás no fluxo de resíduos.

An no local O sistema de monitoramento tem uma vantagem sobre um sistema extrativo, pois pode medir a concentração em toda a chaminé ou duto, enquanto o método extrativo mede as concentrações apenas no ponto de onde a amostra foi extraída. Isso pode resultar em erro significativo se o fluxo de gás de amostra não estiver bem misturado. No entanto, o método extrativo oferece mais métodos de análise e, portanto, talvez possa ser usado em mais aplicações.

Uma vez que o no local O sistema fornece uma leitura contínua, pode ser usado para documentar as emissões ou para ajustar o sistema operacional.

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 16: 00

Controle de Poluição da Água

Este artigo pretende fornecer ao leitor uma compreensão da tecnologia atualmente disponível para abordar o controle da poluição da água, com base na discussão de tendências e ocorrências fornecidas por Hespanhol e Helmer no capítulo Perigos para a saúde ambiental. As seções a seguir abordam o controle dos problemas de poluição da água, primeiro sob o título “Controle da Poluição da Água Superficial” e depois sob o título “Controle da Poluição da Água Subterrânea”.

Controle de Poluição de Água Superficial

Definição de poluição da água

A poluição da água refere-se ao estado qualitativo de impureza ou impureza nas águas hidrológicas de uma determinada região, como uma bacia hidrográfica. Resulta de uma ocorrência ou processo que causa uma redução na utilidade das águas da Terra, especialmente no que se refere à saúde humana e aos efeitos ambientais. O processo de poluição enfatiza a perda de pureza através da contaminação, o que implica ainda a intrusão ou contato com uma fonte externa como causa. O termo contaminado é aplicado a níveis extremamente baixos de poluição da água, como em sua corrupção e decadência iniciais. A impureza é o resultado da poluição e sugere violação ou profanação.

águas hidrológicas

As águas naturais da Terra podem ser vistas como um sistema de circulação contínua, conforme mostrado na figura 1, que fornece uma ilustração gráfica das águas no ciclo hidrológico, incluindo águas superficiais e subterrâneas.

Figura 1. O ciclo hidrológico

EPC060F1

Como referência de qualidade da água, as águas destiladas (H2O) representam o mais alto estado de pureza. As águas no ciclo hidrológico podem ser vistas como naturais, mas não são puras. Eles se tornam poluídos por atividades naturais e humanas. Os efeitos da degradação natural podem resultar de uma miríade de fontes - da fauna, flora, erupções vulcânicas, relâmpagos causando incêndios e assim por diante, que a longo prazo são considerados níveis de fundo predominantes para fins científicos.

A poluição produzida pelo homem perturba o equilíbrio natural ao sobrepor materiais residuais descarregados de várias fontes. Os poluentes podem ser introduzidos nas águas do ciclo hidrológico em qualquer ponto. Por exemplo: a precipitação atmosférica (chuva) pode ser contaminada por poluentes atmosféricos; as águas superficiais podem ficar poluídas no processo de escoamento das bacias hidrográficas; o esgoto pode ser lançado em córregos e rios; e as águas subterrâneas podem ficar poluídas por infiltração e contaminação subterrânea.

 

 

A Figura 2 mostra a distribuição das águas hidrológicas. A poluição é então sobreposta a essas águas e pode, portanto, ser vista como uma condição ambiental não natural ou desequilibrada. O processo de poluição pode ocorrer em águas de qualquer parte do ciclo hidrológico, sendo mais evidente na superfície terrestre na forma de escoamento de bacias hidrográficas para córregos e rios. No entanto, a poluição das águas subterrâneas também é de grande impacto ambiental e é discutida após a seção sobre poluição das águas superficiais.

Figura 2. Distribuição da precipitação

EPC060F2

Fontes de bacias hidrográficas de poluição da água

As bacias hidrográficas são o domínio originário da poluição das águas superficiais. Uma bacia hidrográfica é definida como uma área da superfície da terra na qual as águas hidrológicas caem, se acumulam, são usadas, descartadas e, eventualmente, são descarregadas em córregos, rios ou outros corpos d'água. É composto por um sistema de drenagem com escoamento final ou coleta em um córrego ou rio. Grandes bacias hidrográficas são geralmente chamadas de bacias de drenagem. A Figura 3 é uma representação do ciclo hidrológico em uma bacia hidrográfica regional. Para uma região, a disposição das várias águas pode ser escrita como uma equação simples, que é a equação básica da hidrologia escrita por Viessman, Lewis e Knapp (1989); unidades típicas são mm/ano:

P - R - G - E - T = ±S

em que:

P = precipitação (ou seja, precipitação, queda de neve, granizo)

R = escoamento ou fluxo superficial da bacia hidrográfica

G = água subterrânea

E = evaporação

T = transpiração

S = armazenamento de superfície

Figura 3. Ciclo hidrológico regional

EPC060F3

A precipitação é vista como a forma inicial no balanço hidrológico acima. O termo escoamento é sinônimo de vazão. Armazenamento refere-se a reservatórios ou sistemas de detenção que coletam águas; por exemplo, uma represa feita pelo homem (barragem) em um rio cria um reservatório para fins de armazenamento de água. A água subterrânea é coletada como um sistema de armazenamento e pode fluir de um local para outro; pode ser afluente ou efluente em relação aos cursos de água superficiais. A evaporação é um fenômeno da superfície da água e a transpiração está associada à transmissão da biota.

 

 

 

 

 

 

 

Embora as bacias hidrográficas possam variar muito em tamanho, certos sistemas de drenagem para designação de poluição da água são classificados como de caráter urbano ou não urbano (agrícola, rural, subdesenvolvido). A poluição que ocorre dentro desses sistemas de drenagem tem origem nas seguintes fontes:

Fontes pontuais: descargas de resíduos em um corpo receptor de água em um local específico, em um ponto como um cano de esgoto ou algum tipo de saída de sistema concentrado.

Fontes não pontuais (dispersas): poluição entrando em um corpo receptor de água de fontes dispersas na bacia hidrográfica; A drenagem de águas pluviais não coletadas para um córrego é típica. Fontes difusas também são algumas vezes chamadas de águas “difusas”; no entanto, o termo disperso é visto como mais descritivo.

Fontes intermitentes: de um ponto ou fonte que descarrega sob certas circunstâncias, como em condições de sobrecarga; transbordamentos combinados de esgoto durante os períodos de escoamento de chuvas fortes são típicos.

Poluentes da água em córregos e rios

Quando materiais residuais deletérios das fontes acima são descarregados em córregos ou outros corpos de água, eles se tornam poluentes que foram classificados e descritos em uma seção anterior. Poluentes ou contaminantes que entram em um corpo de água podem ser divididos em:

  • poluentes degradáveis ​​(não conservativos): impurezas que eventualmente se decompõem em substâncias inofensivas ou que podem ser removidas por métodos de tratamento; isto é, certos materiais orgânicos e produtos químicos, esgoto doméstico, calor, nutrientes vegetais, a maioria das bactérias e vírus, certos sedimentos
  • poluentes não degradáveis ​​(conservadores): impurezas que persistem no ambiente aquático e não reduzem em concentração a menos que sejam diluídas ou removidas por meio de tratamento; isto é, certos produtos químicos orgânicos e inorgânicos, sais, suspensões coloidais
  • poluentes perigosos veiculados pela água: formas complexas de resíduos deletérios, incluindo vestígios de metais tóxicos, certos compostos inorgânicos e orgânicos
  • poluentes radionuclídeos: materiais que foram submetidos a uma fonte radioativa.

 

Regulamentos de controle de poluição da água

Regulamentos de controle de poluição da água amplamente aplicáveis ​​são geralmente promulgados por agências governamentais nacionais, com regulamentos mais detalhados por estados, províncias, municípios, distritos de água, distritos de conservação, comissões de saneamento e outros. Nos níveis nacional e estadual (ou provincial), as agências de proteção ambiental (EPAs) e os ministérios da saúde geralmente são encarregados dessa responsabilidade. Na discussão dos regulamentos abaixo, o formato e algumas partes seguem o exemplo dos padrões de qualidade da água atualmente aplicáveis ​​ao estado americano de Ohio.

Designações de uso da qualidade da água

O objetivo final no controle da poluição da água seria o lançamento zero de poluentes nos corpos d'água; no entanto, a realização completa desse objetivo geralmente não é rentável. A abordagem preferida é estabelecer limitações nas descargas de eliminação de resíduos para a proteção razoável da saúde humana e do meio ambiente. Embora esses padrões possam variar amplamente em diferentes jurisdições, as designações de uso para corpos de água específicos são geralmente a base, conforme brevemente abordado abaixo.

O abastecimento de água inclui:

  • abastecimento público de água: águas que com tratamento convencional serão próprias para consumo humano
  • abastecimento agrícola: águas adequadas para irrigação e abeberamento de gado sem tratamento
  • abastecimento industrial/comercial: águas adequadas para usos industriais e comerciais com ou sem tratamento.

 

As atividades recreativas incluem:

  • águas balneares: águas que, durante certas estações, são adequadas para natação, conforme aprovado para qualidade da água, juntamente com condições e instalações de proteção
  • contato primário: águas que durante certas estações são adequadas para recreação de corpo inteiro, como natação, canoagem e mergulho subaquático com ameaça mínima à saúde pública como resultado da qualidade da água
  • contato secundário: águas que durante certas estações são adequadas para recreação de contato corporal parcial, como, mas não limitado a, vadear, com ameaça mínima à saúde pública como resultado da qualidade da água.

 

Os recursos hídricos públicos são categorizados como corpos d'água que se encontram dentro de sistemas de parques, zonas úmidas, áreas de vida selvagem, rios selvagens, pitorescos e recreativos e lagos de propriedade pública e águas de excepcional importância recreativa ou ecológica.

Habitats de vida aquática

As designações típicas variam de acordo com os climas, mas referem-se às condições dos corpos d'água para sustentar e manter certos organismos aquáticos, especialmente várias espécies de peixes. Por exemplo, as designações de uso em um clima temperado, conforme subdividido nos regulamentos da Agência de Proteção Ambiental do Estado de Ohio (EPA), estão listadas abaixo sem descrições detalhadas:

  • água morna
  • água morna limitada
  • água morna excepcional
  • água morna modificada
  • salmonídeo sazonal
  • água fria
  • recursos hídricos limitados.

 

Critérios de controle da poluição da água

As águas naturais e as águas residuais são caracterizadas quanto à sua composição física, química e biológica. As principais propriedades físicas e os constituintes químicos e biológicos das águas residuais e suas fontes são uma longa lista, relatada em um livro de Metcalf e Eddy (1991). Os métodos analíticos para essas determinações são fornecidos em um manual amplamente utilizado intitulado Métodos padrão para o exame de água e águas residuais pela Associação Americana de Saúde Pública (1995).

Cada massa de água designada deve ser controlada de acordo com os regulamentos que podem ser compostos por critérios numéricos básicos e mais detalhados, conforme brevemente discutido abaixo.

Liberdade básica da poluição. Na medida do possível e prático, todos os corpos de água devem atender aos critérios básicos das “Cinco Liberdades de Poluição”:

  1. livre de sólidos em suspensão ou outras substâncias que entram nas águas como resultado da atividade humana e que se depositam para formar depósitos de lodo pútrido ou de outra forma censurável, ou que afetam adversamente a vida aquática
  2. livre de detritos flutuantes, óleo, espuma e outros materiais flutuantes que entram nas águas como resultado da atividade humana em quantidades suficientes para serem desagradáveis ​​ou causar degradação
  3. livre de materiais que entram nas águas como resultado da atividade humana, produzindo cor, odor ou outras condições em tal grau que criam incômodo
  4. livre de substâncias que entram nas águas como resultado da atividade humana, em concentrações que são tóxicas ou nocivas para a vida humana, animal ou aquática e/ou são rapidamente letais na zona de mistura
  5. livre de nutrientes que entram nas águas como resultado da atividade humana, em concentrações que criam crescimento incômodo de ervas daninhas e algas aquáticas.

 

Os critérios de qualidade da água são limitações numéricas e diretrizes para o controle de constituintes químicos, biológicos e tóxicos em corpos d'água.

Com mais de 70,000 compostos químicos em uso hoje, é impraticável especificar o controle de cada um. No entanto, os critérios para produtos químicos podem ser estabelecidos com base em limitações, uma vez que se referem, em primeiro lugar, a três classes principais de consumo e exposição:

Aula 1: Os critérios químicos para proteção da saúde humana são a primeira grande preocupação e devem ser definidos de acordo com as recomendações das agências governamentais de saúde, da OMS e de organizações reconhecidas de pesquisa em saúde.

Aula 2: Os critérios químicos para o controle do abastecimento de água na agricultura devem ser baseados em estudos e recomendações científicas reconhecidas que protejam contra os efeitos adversos nas plantações e no gado como resultado da irrigação das plantações e da irrigação do gado.

Aula 3: Os critérios químicos para proteção da vida aquática devem ser baseados em estudos científicos reconhecidos sobre a sensibilidade dessas espécies a produtos químicos específicos e também relacionados ao consumo humano de peixes e frutos do mar.

Os critérios de efluentes de águas residuais referem-se às limitações dos constituintes poluentes presentes nos efluentes de águas residuais e são um outro método de controle. Eles podem ser definidos como relacionados às designações de uso de água de corpos d'água e como se relacionam com as classes acima para critérios químicos.

Os critérios biológicos são baseados nas condições do habitat do corpo de água que são necessárias para sustentar a vida aquática.

Teor orgânico de águas residuais e águas naturais

O conteúdo bruto de matéria orgânica é mais importante na caracterização da força poluidora tanto das águas residuais quanto das águas naturais. Três testes de laboratório são comumente usados ​​para essa finalidade:

Demanda bioquímica de oxigênio (DBO): DBO de cinco dias (BOD5) é o parâmetro mais utilizado; esse teste mede o oxigênio dissolvido usado pelos microrganismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica nesse período.

Demanda química de oxigênio (DQO): este teste é para medir a matéria orgânica em resíduos urbanos e industriais que contêm compostos tóxicos para a vida biológica; é uma medida do oxigênio equivalente da matéria orgânica que pode ser oxidada.

Carbono orgânico total (TOC): este teste é especialmente aplicável a pequenas concentrações de matéria orgânica na água; é uma medida da matéria orgânica que é oxidada a dióxido de carbono.

Regulamentos da política antidegradação

Os regulamentos da política antidegradação são uma abordagem adicional para prevenir a propagação da poluição da água além de certas condições prevalecentes. Como exemplo, a política antidegradação dos Padrões de Qualidade da Água da Agência de Proteção Ambiental de Ohio consiste em três níveis de proteção:

Nível 1: Os usos existentes devem ser mantidos e protegidos. Nenhuma degradação adicional da qualidade da água é permitida que interfira nos usos designados existentes.

Nível 2: Em seguida, a qualidade da água melhor do que a necessária para proteger os usos deve ser mantida, a menos que seja demonstrado que uma qualidade inferior da água é necessária para um desenvolvimento econômico ou social importante, conforme determinado pelo Diretor da EPA.

Nível 3: Finalmente, a qualidade das águas dos recursos hídricos deve ser mantida e protegida. A qualidade da água ambiente existente não deve ser degradada por quaisquer substâncias consideradas tóxicas ou que interfiram com qualquer uso designado. Cargas crescentes de poluentes podem ser descarregadas em corpos d'água se não resultarem na redução da qualidade da água existente.

Zonas de mistura de descarga de poluição da água e modelagem de alocação de carga de resíduos

As zonas de mistura são áreas em um corpo de água que permitem que descargas de águas residuais tratadas ou não tratadas atinjam condições estabilizadas, conforme ilustrado na figura 4 para um fluxo contínuo. A descarga está inicialmente em um estado transitório que se torna progressivamente diluído da concentração da fonte para as condições da água receptora. Não deve ser considerada como uma entidade de tratamento e pode ser delineada com restrições específicas.

Figura 4. Zonas de mistura

EPC060F4

Normalmente, as zonas de mistura não devem:

  • interferir na migração, sobrevivência, reprodução ou crescimento de espécies aquáticas
  • incluem áreas de desova ou berçário
  • incluem tomadas de abastecimento público de água
  • incluem zonas balneares
  • constituem mais de 1/2 da largura de um córrego
  • constituem mais de 1/2 da área da seção transversal de uma foz
  • estender a jusante por uma distância superior a cinco vezes a largura do fluxo.

 

Os estudos de alocação de carga de resíduos tornaram-se importantes devido ao alto custo do controle de nutrientes das descargas de águas residuais para evitar a eutrofização no rio (definido abaixo). Esses estudos geralmente empregam o uso de modelos computacionais para simulação das condições de qualidade da água de um córrego, principalmente no que diz respeito a nutrientes como formas de nitrogênio e fósforo, que afetam a dinâmica do oxigênio dissolvido. Os modelos tradicionais de qualidade da água deste tipo são representados pelo modelo US EPA QUAL2E, que foi descrito por Brown e Barnwell (1987). Um modelo mais recente proposto por Taylor (1995) é o Omni Diurnal Model (ODM), que inclui uma simulação do impacto da vegetação enraizada na dinâmica de nutrientes e oxigênio dissolvido no fluxo.

Disposições de variação

Todos os regulamentos de controle de poluição da água são limitados em perfeição e, portanto, devem incluir disposições que permitam a variação de julgamento com base em certas condições que podem impedir o cumprimento imediato ou completo.

Avaliação e gestão de riscos relacionados à poluição da água

Os regulamentos de controle de poluição da água acima são típicos de abordagens governamentais em todo o mundo para alcançar a conformidade com os padrões de qualidade da água e os limites de descarga de efluentes de águas residuais. Geralmente, esses regulamentos foram estabelecidos com base em fatores de saúde e pesquisas científicas; onde existe alguma incerteza quanto aos possíveis efeitos, frequentemente são aplicados fatores de segurança. A implementação de alguns desses regulamentos pode ser irracional e extremamente custosa para o público em geral, bem como para a iniciativa privada. Portanto, há uma preocupação crescente com a alocação mais eficiente de recursos para atingir as metas de melhoria da qualidade da água. Conforme apontado anteriormente na discussão sobre águas hidrológicas, a pureza primitiva não existe mesmo em águas naturais.

Uma crescente abordagem tecnológica incentiva a avaliação e gestão de riscos ecológicos no estabelecimento de regulamentos de poluição da água. O conceito é baseado em uma análise dos benefícios e custos ecológicos no cumprimento de padrões ou limites. Parkhurst (1995) propôs a aplicação da avaliação de riscos ecológicos aquáticos como uma ajuda no estabelecimento de limites de controle da poluição da água, particularmente quando aplicável para a proteção da vida aquática. Esses métodos de avaliação de risco podem ser aplicados para estimar os efeitos ecológicos das concentrações químicas para uma ampla gama de condições de poluição das águas superficiais, incluindo:

  • poluição de fonte pontual
  • poluição de fonte não pontual
  • sedimentos contaminados existentes em canais de fluxo
  • locais de resíduos perigosos relacionados a corpos d'água
  • análise dos critérios existentes de controle da poluição da água.

 

O método proposto consiste em três níveis; conforme mostrado na figura 5, que ilustra a abordagem.

Figura 5. Métodos para conduzir a avaliação de risco para níveis sucessivos de análise. Tier 1: Nível de triagem; Nível 2: Quantificação de riscos potencialmente significativos; Nível 3: quantificação de risco específica do local

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Poluição da água em lagos e reservatórios

Lagos e reservatórios fornecem o armazenamento volumétrico de fluxo de entrada de bacias hidrográficas e podem ter longos períodos de tempo de descarga em comparação com o fluxo rápido de entrada e saída de um curso em um curso de água. Portanto, eles são de preocupação especial no que diz respeito à retenção de certos constituintes, especialmente nutrientes, incluindo formas de nitrogênio e fósforo que promovem a eutrofização. A eutrofização é um processo de envelhecimento natural no qual o teor de água torna-se organicamente enriquecido, levando ao domínio de crescimento aquático indesejável, como algas, jacintos de água e assim por diante. O processo eutrófico tende a diminuir a vida aquática e tem efeitos prejudiciais do oxigênio dissolvido. Fontes naturais e culturais de nutrientes podem promover o processo, conforme ilustrado por Preul (1974) na figura 6, mostrando uma lista esquemática de fontes e sumidouros de nutrientes para o lago Sunapee, no estado americano de New Hampshire.

Figura 6. Listagem esquemática de fontes e sumidouros de nutrientes (nitrogênio e fósforo) para Lake Sunapee, New Hampshire (EUA)

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Lagos e reservatórios, é claro, podem ser amostrados e analisados ​​para determinar seu status trófico. Os estudos analíticos geralmente começam com um equilíbrio básico de nutrientes, como o seguinte:

(nutrientes afluentes do lago) = (nutrientes do efluente do lago) + (retenção de nutrientes no lago)

Esse equilíbrio básico pode ser expandido para incluir as várias fontes mostradas na figura 6.

O tempo de descarga é uma indicação dos aspectos relativos de retenção de um sistema de lago. Lagos rasos, como o Lago Erie, têm tempos de descarga relativamente curtos e estão associados à eutrofização avançada porque lagos rasos geralmente são mais propícios ao crescimento de plantas aquáticas. Lagos profundos como o Lago Tahoe e o Lago Superior têm períodos de descarga muito longos, geralmente associados a lagos com eutrofização mínima porque até o momento não foram sobrecarregados e também porque suas profundidades extremas não são propícias ao crescimento extensivo de plantas aquáticas exceto no epilímnio (zona superior). Lagos nesta categoria são geralmente classificados como oligotróficos, com base em que são relativamente pobres em nutrientes e suportam crescimento aquático mínimo, como algas.

É interessante comparar os tempos de descarga de alguns dos principais lagos dos EUA, conforme relatado por Pecor (1973), usando a seguinte base de cálculo:

tempo de descarga do lago (LFT) = (volume de armazenamento do lago)/(vazão do lago)

Alguns exemplos são: Lago Wabesa (Michigan), LFT=0.30 anos; Houghton Lake (Michigan), 1.4 anos; Lago Erie, 2.6 anos; Lago Superior, 191 anos; Lago Tahoe, 700 anos.

Embora a relação entre o processo de eutrofização e o teor de nutrientes seja complexa, o fósforo é normalmente reconhecido como o nutriente limitante. Com base em condições totalmente mistas, Sawyer (1947) relatou que a proliferação de algas tende a ocorrer se os valores de nitrogênio excederem 0.3 mg/l e os de fósforo excederem 0.01 mg/l. Em lagos e reservatórios estratificados, baixos níveis de oxigênio dissolvido no hipoliminion são sinais precoces de eutrofização. Vollenweider (1968, 1969) desenvolveu níveis críticos de carga de fósforo total e nitrogênio total para vários lagos com base nas cargas de nutrientes, profundidades médias e estados tróficos. Para uma comparação do trabalho sobre este assunto, Dillon (1974) publicou uma revisão crítica do modelo de orçamento de nutrientes de Vollenweider e outros modelos relacionados. Modelos de computador mais recentes também estão disponíveis para simular ciclos de nitrogênio/fósforo com variações de temperatura.

Poluição da água em estuários

Um estuário é uma passagem intermediária de água entre a foz de um rio e uma costa marítima. Esta passagem é composta por um canal de desembocadura de rio com entrada de rio (água doce) a montante e descarga de saída no lado de jusante para um nível de caudal de água do mar em constante mudança (água salgada). Os estuários são continuamente afetados pelas flutuações das marés e estão entre os corpos de água mais complexos encontrados no controle da poluição da água. As características dominantes de um estuário são salinidade variável, uma cunha de sal ou interface entre água salgada e doce, e muitas vezes grandes áreas de águas rasas e turvas sobrepostas a planícies lodosas e pântanos salgados. Os nutrientes são amplamente fornecidos a um estuário a partir do rio afluente e combinam-se com o habitat da água do mar para proporcionar uma produção prolífica de biota e vida marinha. Especialmente desejados são os frutos do mar colhidos em estuários.

Do ponto de vista da poluição da água, os estuários são individualmente complexos e geralmente requerem investigações especiais empregando extensos estudos de campo e modelagem computacional. Para um entendimento básico adicional, o leitor deve consultar Reish 1979, sobre poluição marinha e estuarina; e a Reid e Wood 1976, sobre a ecologia de águas interiores e estuários.

Poluição da água em ambientes marinhos

Os oceanos podem ser vistos como o último receptor ou sumidouro de água, uma vez que os resíduos carregados pelos rios finalmente descarregam neste ambiente marinho. Embora os oceanos sejam vastos corpos de água salgada com capacidade de assimilação aparentemente ilimitada, a poluição tende a prejudicar as costas e afetar ainda mais a vida marinha.

Fontes de poluentes marinhos incluem muitos daqueles encontrados em ambientes de águas residuais terrestres, além de outros relacionados a operações marítimas. Uma lista limitada é dada abaixo:

  • esgoto doméstico e lodo, resíduos industriais, resíduos sólidos, resíduos de bordo
  • resíduos da pesca, sedimentos e nutrientes dos rios e escoamento superficial
  • derramamentos de óleo, exploração de petróleo offshore e resíduos de produção, operações de dragagem
  • calor, resíduos radioativos, resíduos químicos, pesticidas e herbicidas.

 

Cada um dos itens acima requer manuseio e métodos de controle especiais. A descarga de esgoto doméstico e lodo de esgoto através de emissários oceânicos é talvez a principal fonte de poluição marinha.

Para conhecer a tecnologia atual sobre o assunto, o leitor deve consultar o livro sobre a poluição marinha e seu controle de Bishop (1983).

Técnicas para reduzir a poluição nas descargas de águas residuais

O tratamento de águas residuais em larga escala é normalmente realizado por municípios, distritos sanitários, indústrias, empresas comerciais e várias comissões de controle de poluição. O objetivo aqui é descrever os métodos contemporâneos de tratamento de águas residuais municipais e, em seguida, fornecer alguns insights sobre o tratamento de resíduos industriais e métodos mais avançados.

Em geral, todos os processos de tratamento de águas residuais podem ser agrupados em tipos físicos, químicos ou biológicos, e um ou mais destes podem ser empregados para obter um produto efluente desejado. Este agrupamento de classificação é mais apropriado para a compreensão das abordagens de tratamento de águas residuais e está tabulado na tabela 1.

Tabela 1. Classificação geral das operações e processos de tratamento de águas residuais

Operações Físicas

Processos Químicos

Processos Biológicos

Medição de vazão
Peneiramento/remoção de areia
Misturando
Floculação
Sedimentação
Flutuação
Filtração
Secagem
Destilação
Centrifugando
congelamento
Osmose Reversa, Nanofiltração, Ultrafiltração

Precipitação
Neutralização
Adsorção
Sistema de Certificação
Oxidação química
redução química
Incineração
Troca iônica
Eletrodiálise

Ação aeróbica
Ação anaeróbica
Combinações aeróbicas-anaeróbicas

 

Métodos contemporâneos de tratamento de águas residuais

A cobertura aqui é limitada e destina-se a fornecer uma visão geral conceitual das práticas atuais de tratamento de águas residuais em todo o mundo, em vez de dados de projeto detalhados. Para este último, o leitor deve consultar Metcalf e Eddy 1991.

As águas residuais municipais, juntamente com alguma mistura de resíduos industriais/comerciais, são tratadas em sistemas que geralmente empregam tratamento primário, secundário e terciário da seguinte forma:

Sistema de tratamento primário: Pré-tratamento ® Decantação primária ® Desinfecção (cloração) ® Efluente

Sistema de tratamento secundário: Pré-tratamento ® Decantação primária ® Unidade biológica ® Segunda decantação ® Desinfecção (cloração) ® Efluente para fluxo

Sistema de tratamento terciário: Pré-tratamento ® Decantação primária ® Unidade biológica ® Segunda decantação ® Unidade terciária ® Desinfecção (cloração) ® Efluente para fluxo

A Figura 7 mostra ainda um diagrama esquemático de um sistema convencional de tratamento de águas residuais. Seguem descrições gerais dos processos acima.

Figura 7. Diagrama esquemático do tratamento convencional de águas residuais

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Tratamento primário

O objetivo básico do tratamento primário de águas residuais municipais, incluindo esgoto doméstico misturado com alguns resíduos industriais/comerciais, é remover sólidos suspensos e clarificar as águas residuais, para torná-las aptas para tratamento biológico. Depois de algum tratamento de pré-tratamento, como triagem, remoção de areia e cominuição, o principal processo de sedimentação primária é a sedimentação das águas residuais brutas em grandes tanques de decantação por períodos de até várias horas. Este processo remove de 50 a 75% do total de sólidos suspensos, que são retirados como um lodo de subfluxo coletado para tratamento separado. O efluente excedente do processo é então direcionado para tratamento secundário. Em certos casos, produtos químicos podem ser empregados para melhorar o grau de tratamento primário.

Tratamento secundário

A porção do conteúdo orgânico do efluente que é finamente suspensa ou dissolvida e não removida no processo primário, é tratada pelo tratamento secundário. As formas geralmente aceitas de tratamento secundário de uso comum incluem filtros biológicos, contatores biológicos como discos rotativos, lodo ativado, lagoas de estabilização de resíduos, sistemas de lagoas aeradas e métodos de aplicação no solo, incluindo sistemas de zonas úmidas. Todos esses sistemas serão reconhecidos como empregando processos biológicos de uma forma ou de outra. Os mais comuns desses processos são brevemente discutidos abaixo.

Sistemas de contator biológico. Os filtros biológicos são uma das formas mais antigas desse método para tratamento secundário e ainda são amplamente utilizados com alguns métodos de aplicação aprimorados. Nesse tratamento, o efluente dos tanques primários é aplicado uniformemente sobre um leito de mídia, como rocha ou mídia plástica sintética. A distribuição uniforme é conseguida tipicamente pelo gotejamento do líquido da tubulação perfurada girada sobre o leito de forma intermitente ou contínua de acordo com o processo desejado. Dependendo da taxa de cargas orgânicas e hidráulicas, os filtros biológicos podem remover até 95% do conteúdo orgânico, geralmente analisado como demanda bioquímica de oxigênio (DBO). Existem vários outros sistemas de contator biológico mais recentes em uso que podem fornecer remoções de tratamento na mesma faixa; alguns desses métodos oferecem vantagens especiais, particularmente aplicáveis ​​em certas condições limitantes, como espaço, clima e assim por diante. Deve-se notar que um tanque de decantação secundário seguinte é considerado uma parte necessária da conclusão do processo. Na sedimentação secundária, parte do chamado lodo de húmus é retirado como um subfluxo e o transbordamento é descarregado como um efluente secundário.

Lodo ativado. Na forma mais comum desse processo biológico, o efluente tratado primário flui para um tanque de unidade de lodo ativado contendo uma suspensão biológica previamente existente chamada lodo ativado. Esta mistura é referida como sólidos suspensos de licor misto (MLSS) e é fornecido um período de contato tipicamente variando de várias horas até 24 horas ou mais, dependendo dos resultados desejados. Durante este período, a mistura é altamente aerada e agitada para promover a atividade biológica aeróbica. Ao finalizar o processo, uma porção da mistura (MLSS) é retirada e devolvida ao afluente para continuação do processo de ativação biológica. A decantação secundária é fornecida após a unidade de lodo ativado com a finalidade de decantar a suspensão de lodo ativado e descarregar um excesso clarificado como efluente. O processo é capaz de remover até cerca de 95% da DBO afluente.

Tratamento terciário

Um terceiro nível de tratamento pode ser fornecido onde um maior grau de remoção de poluentes é necessário. Esta forma de tratamento pode normalmente incluir filtração de areia, lagoas de estabilização, métodos de disposição de solo, zonas úmidas e outros sistemas que estabilizam ainda mais o efluente secundário.

Desinfecção de efluentes

A desinfecção é comumente necessária para reduzir bactérias e patógenos a níveis aceitáveis. Cloração, dióxido de cloro, ozônio e luz ultravioleta são os processos mais comumente usados.

Eficiência geral da estação de tratamento de águas residuais

As águas residuais incluem uma ampla gama de constituintes que geralmente são classificados como sólidos suspensos e dissolvidos, constituintes inorgânicos e constituintes orgânicos.

A eficiência de um sistema de tratamento pode ser medida em termos da porcentagem de remoção desses constituintes. Parâmetros comuns de medição são:

  • BOD: demanda bioquímica de oxigênio, medida em mg/l
  • BACALHAU: demanda química de oxigênio, medida em mg/l
  • TSS: sólidos suspensos totais, medidos em mg/l
  • TDS: sólidos totais dissolvidos, medidos em mg/l
  • formas de nitrogênio: incluindo nitrato e amônia, medido em mg/l (o nitrato é particularmente preocupante como nutriente na eutrofização)
  • fosfato: medido em mg/l (também de particular preocupação como nutriente na eutrofização)
  • pH: grau de acidez, medido como um número de 1 (mais ácido) a 14 (mais alcalino)
  • contagem de bactérias coliformes: medido como o número mais provável por 100 ml (Escherichia e bactérias coliformes fecais são os indicadores mais comuns).

 

Tratamento de efluentes industriais

Tipos de resíduos industriais

Os resíduos industriais (não domésticos) são numerosos e variam muito em composição; eles podem ser altamente ácidos ou alcalinos e geralmente requerem uma análise laboratorial detalhada. Tratamento especializado pode ser necessário para torná-los inócuos antes da alta. A toxicidade é uma grande preocupação no descarte de efluentes industriais.

Resíduos industriais representativos incluem: celulose e papel, matadouro, cervejaria, curtume, processamento de alimentos, enlatados, produtos químicos, petróleo, têxteis, açúcar, lavanderia, carnes e aves, alimentação de suínos, processamento e muitos outros. A etapa inicial no desenvolvimento do projeto de tratamento é um levantamento de resíduos industriais, que fornece dados sobre as variações no fluxo e nas características dos resíduos. As características indesejáveis ​​dos resíduos listadas por Eckenfelder (1989) podem ser resumidas da seguinte forma:

  • orgânicos solúveis causando depleção de oxigênio dissolvido
  • sólidos em suspensão
  • rastrear orgânicos
  • metais pesados, cianeto e compostos orgânicos tóxicos
  • cor e turbidez
  • nitrogênio e fósforo
  • substâncias refratárias resistentes à biodegradação
  • óleo e material flutuante
  • materiais voláteis.

 

A EPA dos EUA definiu ainda uma lista de produtos químicos orgânicos e inorgânicos tóxicos com limitações específicas na concessão de licenças de descarga. A lista inclui mais de 100 compostos e é muito longa para ser reimpressa aqui, mas pode ser solicitada à EPA.

Métodos de tratamento

O tratamento de resíduos industriais é mais especializado do que o tratamento de resíduos domésticos; no entanto, quando passíveis de redução biológica, eles geralmente são tratados usando métodos semelhantes aos descritos anteriormente (abordagens de tratamento biológico secundário/terciário) para sistemas municipais.

As lagoas de estabilização de resíduos são um método comum de tratamento de águas residuais orgânicas onde há área de terra suficiente disponível. As lagoas de escoamento são geralmente classificadas de acordo com sua atividade bacteriana como aeróbias, facultativas ou anaeróbicas. As lagoas aeradas são abastecidas com oxigênio por sistemas de aeração difusa ou mecânica.

A Figura 8 e a Figura 9 mostram esboços de lagoas de estabilização de resíduos.

Figura 8. Lagoa de estabilização de duas células: diagrama em corte transversal

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Figura 9. Tipos de lagoas aeradas: diagrama esquemático

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Prevenção da poluição e minimização de resíduos

Quando as operações e processos internos de resíduos industriais são analisados ​​em sua origem, eles geralmente podem ser controlados para evitar descargas poluentes significativas.

As técnicas de recirculação são abordagens importantes nos programas de prevenção da poluição. Um exemplo de estudo de caso é um plano de reciclagem para um efluente de curtume de couro publicado por Preul (1981), que incluiu a recuperação/reutilização de cromo juntamente com a recirculação completa de todos os efluentes de curtume sem efluente para qualquer fluxo, exceto em emergências. O diagrama de fluxo para este sistema é mostrado na figura 10.

Figura 10. Diagrama de fluxo para sistema de reciclagem de efluentes de curtumes

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Para inovações mais recentes nesta tecnologia, o leitor deve consultar uma publicação sobre prevenção de poluição e minimização de resíduos da Water Environment Federation (1995).

Métodos avançados de tratamento de águas residuais

Vários métodos avançados estão disponíveis para graus mais altos de remoção de constituintes de poluição, conforme necessário. Uma listagem geral inclui:

filtração (areia e multimídia)

precipitação química

adsorção de carbono

eletrodiálise

destilação

nitrificação

colheita de algas

recuperação de efluentes

micro-esforço

decapagem de amônia

osmose reversa

troca iônica

aplicação de terra

desnitrificação

zonas úmidas.

O processo mais adequado para qualquer situação deve ser determinado com base na qualidade e quantidade das águas residuais brutas, nos requisitos de água receptora e, claro, nos custos. Para referência adicional, consulte Metcalf e Eddy 1991, que inclui um capítulo sobre tratamento avançado de águas residuais.

Estudo de caso de tratamento avançado de águas residuais

O estudo de caso do Projeto de Recuperação de Esgoto da Região de Dan, discutido em outra parte deste capítulo, fornece um excelente exemplo de métodos inovadores para tratamento e recuperação de águas residuais.

Poluição térmica

A poluição térmica é uma forma de resíduo industrial, definida como aumentos ou reduções deletérias nas temperaturas normais da água das águas receptoras causadas pelo descarte de calor de instalações feitas pelo homem. As indústrias que mais produzem calor residual são combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão) e usinas de geração de energia nuclear, siderúrgicas, refinarias de petróleo, fábricas de produtos químicos, fábricas de celulose e papel, destilarias e lavanderias. Uma preocupação particular é a indústria de geração de energia elétrica que fornece energia para muitos países (por exemplo, cerca de 80% nos EUA).

Impacto do calor residual nas águas receptoras

Influência na capacidade de assimilação de resíduos

  • O calor aumenta a oxidação biológica.
  • O calor diminui o teor de saturação de oxigênio da água e diminui a taxa de reoxigenação natural.
  • O efeito líquido do calor é geralmente prejudicial durante os meses quentes do ano.
  • O efeito do inverno pode ser benéfico em climas mais frios, onde as condições de gelo são quebradas e a aeração da superfície é fornecida para peixes e vida aquática.

 

Influência na vida aquática

Muitas espécies têm limites de tolerância à temperatura e precisam de proteção, particularmente em trechos de um córrego ou corpo d'água afetados pelo calor. Por exemplo, os riachos de água fria geralmente têm o tipo mais alto de peixes esportivos, como truta e salmão, enquanto as águas quentes geralmente suportam populações de peixes grosseiros, com certas espécies, como lúcios e robalos, em águas de temperatura intermediária.

Figura 11. Troca de calor nos limites de uma seção transversal de água receptora

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Análise térmica em águas receptoras

A Figura 11 ilustra as várias formas de troca natural de calor nos limites de uma água receptora. Quando o calor é descarregado para uma água receptora, como um rio, é importante analisar a capacidade do rio para adições térmicas. O perfil de temperatura de um rio pode ser calculado resolvendo um balanço de calor semelhante ao usado no cálculo das curvas de queda de oxigênio dissolvido. Os principais fatores do balanço de calor são ilustrados na figura 12 para um trecho de rio entre os pontos A e B. Cada fator requer um cálculo individual dependente de certas variáveis ​​de calor. Assim como ocorre com o balanço de oxigênio dissolvido, o balanço de temperatura é simplesmente uma soma dos ativos e passivos de temperatura para uma determinada seção. Outras abordagens analíticas mais sofisticadas estão disponíveis na literatura sobre o assunto. Os resultados dos cálculos do balanço de calor podem ser usados ​​para estabelecer limitações de descarga de calor e possivelmente certas restrições de uso para um corpo de água.

Figura 12. Capacidade do rio para adições térmicas

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Controle de poluição térmica

As principais abordagens para o controle da poluição térmica são:

  • maior eficiência de operação da usina
  • Torres de refrigeração
  • lagoas de resfriamento isoladas
  • consideração de métodos alternativos de geração de energia, como energia hidrelétrica.

 

Onde as condições físicas são favoráveis ​​dentro de certos limites ambientais, a energia hidrelétrica deve ser considerada como uma alternativa à geração de energia nuclear ou de combustível fóssil. Na geração de energia hidrelétrica, não há descarte de calor e não há descarga de águas residuais causando poluição da água.

Controle de Poluição de Águas Subterrâneas

Importância das águas subterrâneas

Uma vez que os suprimentos de água do mundo são amplamente extraídos de aquíferos, é muito importante que essas fontes de abastecimento sejam protegidas. Estima-se que mais de 95% do suprimento de água doce disponível na Terra seja subterrâneo; nos Estados Unidos aproximadamente 50% da água potável vem de poços, de acordo com o US Geological Survey de 1984. Como a poluição e o movimento das águas subterrâneas são de natureza sutil e invisível, às vezes é dada menos atenção à análise e controle dessa forma de degradação da água do que à poluição das águas superficiais, que é muito mais óbvia.

Figura 13. Ciclo hidrológico e fontes de contaminação das águas subterrâneas

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Fontes de poluição subterrânea

A Figura 13 mostra o ciclo hidrológico com fontes sobrepostas de contaminação das águas subterrâneas. Uma lista completa das fontes potenciais de poluição subterrânea é extensa; no entanto, para ilustração, as fontes mais óbvias incluem:

  • Descargas de Resíduos Industriais
  • córregos poluídos em contato com aquíferos
  • operações de mineração
  • eliminação de resíduos sólidos e perigosos
  • tanques de armazenamento subterrâneo, como para petróleo
  • sistemas de irrigação
  • recarga artificial
  • invasão de água do mar
  • derrames
  • lagoas poluídas com fundos permeáveis
  • poços de descarte
  • campos de ladrilhos de tanques sépticos e poços de lixiviação
  • perfuração de poço imprópria
  • operações agrícolas
  • sais de degelo para estradas.

 

Poluentes específicos na contaminação subterrânea são ainda categorizados como:

  • constituintes químicos indesejáveis ​​(lista típica, não completa) - orgânicos e inorgânicos (por exemplo, cloreto, sulfato, ferro, manganês, sódio, potássio)
  • dureza total e sólidos totais dissolvidos
  • constituintes tóxicos (lista típica, não completa) - nitrato, arsênico, cromo, chumbo, cianeto, cobre, fenóis, mercúrio dissolvido
  • características físicas indesejáveis ​​- sabor, cor e odor
  • pesticidas e herbicidas - hidrocarbonetos clorados e outros
  • materiais radioativos - várias formas de radioatividade
  • biológicos - bactérias, vírus, parasitas e assim por diante
  • ácido (pH baixo) ou cáustico (pH alto).

 

Dos anteriores, os nitratos são uma preocupação especial tanto nas águas subterrâneas como nas águas superficiais. No abastecimento de água subterrânea, os nitratos podem causar a doença metahemoglobinemia (cianose infantil). Eles ainda causam efeitos de eutrofização prejudiciais nas águas superficiais e ocorrem em uma ampla gama de recursos hídricos, conforme relatado por Preul (1991). Preul (1964, 1967, 1972) e Preul e Schroepfer (1968) também relataram o movimento subterrâneo de nitrogênio e outros poluentes.

Viagem de poluição no domínio subterrâneo

O movimento das águas subterrâneas é extremamente lento e sutil em comparação com o deslocamento das águas superficiais no ciclo hidrológico. Para uma compreensão simples do deslocamento das águas subterrâneas comuns sob condições ideais de fluxo constante, a Lei de Darcy é a abordagem básica para a avaliação do movimento das águas subterrâneas em baixos números de Reynolds (R):

V = K(dh/dl)

em que:

V = velocidade da água subterrânea no aquífero, m/dia

K = coeficiente de permeabilidade do aquífero

(dh/dl) = gradiente hidráulico que representa a força motriz do movimento.

No transporte de poluentes no subsolo, águas subterrâneas comuns (H2O) é geralmente o fluido de transporte e pode ser calculado para se mover a uma taxa de acordo com os parâmetros da Lei de Darcy. No entanto, a taxa de deslocamento ou a velocidade de um poluente, como um produto químico orgânico ou inorgânico, pode ser diferente devido aos processos de advecção e dispersão hidrodinâmica. Certos íons se movem mais lentamente ou mais rápido do que a taxa geral de fluxo de água subterrânea como resultado de reações dentro do meio aquífero, de modo que podem ser categorizados como “reativos” ou “não reativos”. As reações são geralmente das seguintes formas:

  • reações físicas entre o poluente e o aquífero e/ou o líquido de transporte
  • reações químicas entre o poluente e o aquífero e/ou o líquido de transporte
  • ações biológicas sobre o poluente.

 

Os seguintes são típicos de poluentes subterrâneos reativos e não reativos:

  • poluentes reativos - cromo, íon amônio, cálcio, sódio, ferro e assim por diante; cátions em geral; constituintes biológicos; constituintes radioativos
  • poluentes não reativos - cloreto, nitrato, sulfato e assim por diante; certos ânions; certos produtos químicos pesticidas e herbicidas.

 

A princípio, pode parecer que os poluentes reativos são o pior tipo, mas nem sempre é esse o caso, porque as reações detêm ou retardam as concentrações de deslocamento de poluentes, enquanto o deslocamento de poluentes não reativos pode ser amplamente desinibido. Certos produtos domésticos e agrícolas “suaves” estão agora disponíveis, que se degradam biologicamente após um período de tempo e, portanto, evitam a possibilidade de contaminação das águas subterrâneas.

Remediação de aquífero

A prevenção da poluição subterrânea é obviamente a melhor abordagem; no entanto, a existência descontrolada de condições de águas subterrâneas poluídas geralmente é divulgada após sua ocorrência, como por reclamações de usuários de poços de água na área. Infelizmente, no momento em que o problema é reconhecido, danos graves podem ter ocorrido e a correção é necessária. A remediação pode exigir extensas investigações de campo hidrogeológicas com análises laboratoriais de amostras de água para estabelecer a extensão das concentrações de poluentes e plumas de deslocamento. Freqüentemente, os poços existentes podem ser usados ​​na amostragem inicial, mas casos graves podem exigir extensas perfurações e amostragens de água. Esses dados podem então ser analisados ​​para estabelecer as condições atuais e fazer previsões de condições futuras. A análise do curso da contaminação das águas subterrâneas é um campo especializado que geralmente requer o uso de modelos de computador para entender melhor a dinâmica das águas subterrâneas e fazer previsões sob várias restrições. Vários modelos de computador bidimensionais e tridimensionais estão disponíveis na literatura para esse fim. Para abordagens analíticas mais detalhadas, o leitor deve consultar o livro de Freeze e Cherry (1987).

Prevenção de poluição

A abordagem preferida para a proteção dos recursos hídricos subterrâneos é a prevenção da poluição. Embora os padrões de água potável geralmente se apliquem ao uso de fontes de água subterrânea, as fontes de água bruta requerem proteção contra contaminação. Entidades governamentais como ministérios da saúde, agências de recursos naturais e agências de proteção ambiental são geralmente responsáveis ​​por tais atividades. Os esforços de controle da poluição das águas subterrâneas são amplamente direcionados à proteção dos aquíferos e à prevenção da poluição.

A prevenção da poluição requer controles de uso da terra na forma de zoneamento e certos regulamentos. As leis podem se aplicar à prevenção de funções específicas como particularmente aplicáveis ​​a fontes pontuais ou ações que potencialmente podem causar poluição. O controle pelo zoneamento do uso da terra é uma ferramenta de proteção das águas subterrâneas que é mais eficaz no nível municipal ou municipal de governo. Os programas de proteção de aquíferos e poços, conforme discutido abaixo, são exemplos importantes de prevenção da poluição.

Um programa de proteção de aquífero requer o estabelecimento dos limites do aquífero e suas áreas de recarga. Os aquíferos podem ser do tipo não confinado ou confinado e, portanto, precisam ser analisados ​​por um hidrólogo para fazer essa determinação. A maioria dos aquíferos principais são geralmente bem conhecidos nos países desenvolvidos, mas outras áreas podem exigir investigações de campo e análises hidrogeológicas. O elemento chave do programa na proteção do aquífero contra a degradação da qualidade da água é o controle do uso da terra sobre o aquífero e suas áreas de recarga.

A proteção da boca do poço é uma abordagem mais definitiva e limitada que se aplica à área de recarga que contribui para um determinado poço. O governo federal dos Estados Unidos, por meio de emendas aprovadas em 1986 à Lei da Água Potável Segura (SDWA) (1984), agora exige que áreas específicas de proteção de poços sejam estabelecidas para poços de abastecimento público. A área de proteção da boca do poço (WHPA) é definida no SDWA como “a área de superfície e subsuperfície ao redor de um poço de água ou campo de poço, abastecendo um sistema público de abastecimento de água, através do qual os contaminantes são razoavelmente prováveis ​​de se mover e atingir tal poço ou poço de água. campo." O principal objetivo do programa WHPA, conforme descrito pela US EPA (1987), é o delineamento de áreas de proteção de poços com base em critérios selecionados, operação de poços e considerações hidrogeológicas.

 

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Concepção e Design

O Projeto de Recuperação de Águas Residuais Municipais da Região de Dan é o maior projeto desse tipo no mundo. Consiste em instalações para tratamento e recarga de águas subterrâneas de águas residuais municipais da área metropolitana da região de Dan - um conglomerado de oito cidades centrado em Tel Aviv, Israel, com uma população combinada de cerca de 1.5 milhão de habitantes. O projeto foi criado para fins de coleta, tratamento e disposição de águas residuais municipais. O efluente recuperado, após um período de detenção relativamente longo no aquífero subterrâneo, é bombeado para uso agrícola irrestrito, irrigando o árido Negev (a parte sul de Israel). Um esquema geral do projeto é dado na figura 1. O projeto foi estabelecido na década de 1960 e vem crescendo continuamente. Atualmente, o sistema coleta e trata cerca de 110 x 106 m3 por ano. Dentro de alguns anos, em sua fase final, o sistema atenderá de 150 a 170 x 106 m3 por ano.

Figura 1. Estação de recuperação de esgoto da região de Dan: layout

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As estações de tratamento de esgoto são conhecidas por criar uma infinidade de problemas ambientais e de saúde ocupacional. O projeto Dan Region é um sistema único de importância nacional que combina benefícios nacionais com economia considerável de recursos hídricos, alta eficiência de tratamento e produção de água barata, sem criar riscos ocupacionais excessivos.

Durante todo o projeto, instalação e operação de rotina do sistema, uma consideração cuidadosa foi dada ao saneamento da água e às questões de higiene ocupacional. Todas as precauções necessárias foram tomadas para garantir que as águas residuais recuperadas sejam praticamente tão seguras quanto a água potável normal, caso as pessoas a bebam ou engulam acidentalmente. Da mesma forma, foi dada a devida atenção à questão de reduzir ao mínimo qualquer exposição potencial a acidentes ou outros riscos biológicos, químicos ou físicos que possam afetar os trabalhadores da própria estação de tratamento de águas residuais ou outros trabalhadores envolvidos na eliminação e uso agrícola da água recuperada.

Na Fase Um do projeto, as águas residuais foram tratadas biologicamente por um sistema de lagoas de oxidação facultativas com recirculação e tratamento químico adicional por um processo de cal-magnésio, seguido da detenção do efluente de alto pH em “lagoas de polimento”. O efluente parcialmente tratado foi recarregado no aquífero subterrâneo regional por meio das bacias de espalhamento Soreq.

Na Fase Dois, as águas residuais encaminhadas para a estação de tratamento são submetidas a um tratamento mecânico-biológico através de um processo de lamas activadas com nitrificação-desnitrificação. O efluente secundário é recarregado nas águas subterrâneas por meio das bacias de distribuição Yavneh 1 e Yavneh 2.

O sistema completo consiste em vários elementos diferentes que se complementam:

  • um sistema de estação de tratamento de águas residuais, composto por uma estação de lodos ativados (a estação biomecânica), que trata a maior parte dos resíduos, e por um sistema de lagoas de oxidação e polimento usadas principalmente para tratamento de fluxos de esgoto excedentes
  • um sistema de recarga de águas subterrâneas para o efluente tratado, que consiste em bacias de espalhamento, em dois locais diferentes (Yavneh e Soreq), que são inundados de forma intermitente; o efluente absorvido passa pela zona não saturada do solo e por uma porção do aquífero, e cria uma zona especial dedicada ao tratamento complementar de efluentes e armazenamento sazonal, que se chama SAT (tratamento de solo-aquífero)
  • redes de poços de observação (53 poços ao todo) que circundam as bacias de recarga e permitem o monitoramento da eficiência do processo de tratamento
  • redes de poços de recuperação (um total de 74 poços ativos em 1993) que circundam os locais de recarga
  • um canal de transporte especial e separado de água recuperada para irrigação irrestrita de áreas agrícolas no Negev; esta canalização é chamada de “Terceira Linha Negev” e complementa o sistema de abastecimento de água para o Negev, que inclui outras duas grandes linhas principais de abastecimento de água doce
  • uma instalação para cloração do efluente, que consiste, atualmente, em três locais de cloração (mais dois a serem adicionados no futuro)
  • seis reservatórios operacionais ao longo do sistema de transporte, que regulam as quantidades de água bombeadas e consumidas ao longo do sistema
  • um sistema de distribuição de efluentes, composto por 13 grandes zonas de pressão, ao longo da adutora de efluentes, que fornecem a água tratada aos consumidores
  • um sistema de monitoramento abrangente que supervisiona e controla a operação completa do projeto.

 

Descrição do Sistema de Recuperação

O esquema geral do sistema de recuperação é apresentado na figura 1 e o diagrama de fluxo na figura 2. O sistema consiste nos seguintes segmentos: estação de tratamento de águas residuais, campos de recarga de água, poços de recuperação, sistema de transporte e distribuição, instalação de cloração e um monitoramento abrangente sistema.

Figura 2. Diagrama de fluxo do projeto da região de Dan

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A estação de tratamento de águas residuais

A estação de tratamento de águas residuais da Região Metropolitana de Dan recebe os resíduos domésticos das oito cidades da região e também trata parte dos seus resíduos industriais. A estação está localizada nas dunas de Rishon-Lezion e baseia-se principalmente no tratamento secundário dos resíduos pelo método de lodos ativados. Alguns dos resíduos, principalmente durante descargas de pico de fluxo, são tratados em outro sistema mais antigo de lagoas de oxidação ocupando uma área de 300 acres. Os dois sistemas juntos podem lidar, atualmente, com cerca de 110 x 106 m3 por ano.

Os campos de recarga

Os efluentes da estação de tratamento são bombeados para três locais diferentes localizados nas dunas regionais, onde são espalhados na areia e percolam para baixo no aquífero subterrâneo para armazenamento temporário e tratamento adicional dependente do tempo. Duas das bacias de espalhamento são utilizadas para recarga do efluente da estação de tratamento mecânico-biológico. Estes são Yavneh 1 (60 acres, localizado 7 km ao sul da usina) e Yavneh 2 (45 acres, 10 km ao sul da usina); a terceira bacia é utilizada para recarga de uma mistura do efluente das lagoas de oxidação e uma certa fração da estação de tratamento biomecânico necessária para melhorar a qualidade do efluente ao nível necessário. Este é o sítio Soreq, que tem uma área de cerca de 60 acres e está localizado a leste das lagoas.

Os poços de recuperação

Ao redor dos locais de recarga existem redes de poços de observação através dos quais a água recarregada é bombeada novamente. Nem todos os 74 poços em operação em 1993 estiveram ativos durante todo o projeto. Em 1993, um total de cerca de 95 milhões de metros cúbicos de água foram recuperados dos poços do sistema e bombeados para a Terceira Linha do Negev.

Os sistemas de transporte e distribuição

A água bombeada dos vários poços de recuperação é recolhida para o sistema de transporte e distribuição da Terceira Linha. O sistema de transporte é composto por três seções, com comprimento combinado de 87 km e diâmetro variando de 48 a 70 polegadas. Ao longo do sistema de transporte foram construídos seis diferentes reservatórios operacionais, “flutuantes” na linha principal, de forma a regular o fluxo de água do sistema. O volume operacional desses reservatórios varia de 10,000 m3 a 100,000 m3.

A água que flui no sistema da Terceira Linha foi fornecida aos clientes em 1993 através de um sistema de 13 grandes zonas de pressão. Numerosos consumidores de água, principalmente fazendas, estão conectados a essas zonas de pressão.

O sistema de cloração

A finalidade da cloração realizada na Terceira Linha é “quebra da ligação humana”, o que significa a eliminação de qualquer possibilidade de existência de micro-organismos de origem humana nas águas da Terceira Linha. Ao longo do monitoramento constatou-se que há um aumento considerável de microrganismos fecais durante a permanência da água de reúso nos reservatórios de água. Portanto, decidiu-se adicionar mais pontos de cloração ao longo da linha e, em 1993, três pontos de cloração separados estavam operando rotineiramente. Mais dois pontos de cloração serão adicionados ao sistema em um futuro próximo. O cloro residual varia entre 0.4 e 1.0 mg/l de cloro livre. Esse método, pelo qual baixas concentrações de cloro livre são mantidas em vários pontos ao longo do sistema, em vez de uma única dose massiva no início da linha, garante a quebra da conexão humana e, ao mesmo tempo, permite que os peixes vivam nos reservatórios . Além disso, este método de cloração irá desinfetar a água nas seções a jusante do sistema de transporte e distribuição, caso os poluentes entrem no sistema em um ponto a jusante do ponto de cloração inicial.

O sistema de monitoramento

A operação do sistema de recuperação da Terceira Linha do Negev depende do funcionamento rotineiro de uma configuração de monitoramento que é supervisionada e controlada por uma entidade científica profissional e independente. Este órgão é o Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento do Technion - Israel Institute of Technology, em Haifa, Israel.

O estabelecimento de um sistema de monitoramento independente tem sido um requisito obrigatório do Ministério da Saúde de Israel, a autoridade legal local de acordo com a Portaria de Saúde Pública de Israel. A necessidade de estabelecer esta configuração de monitoramento decorre dos fatos que:

  1. Este projeto de recuperação de águas residuais é o maior do mundo.
  2. Compreende alguns elementos não rotineiros que ainda não foram experimentados.
  3. A água recuperada deve ser usada para irrigação ilimitada de culturas agrícolas.

 

O principal papel do sistema de monitoramento é, portanto, garantir a qualidade química e sanitária da água fornecida pelo sistema e emitir alertas sobre qualquer alteração na qualidade da água. Além disso, a instalação de monitoramento está realizando um acompanhamento do projeto completo de recuperação da região de Dan, também investigando certos aspectos, como a operação de rotina da usina e a qualidade químico-biológica de sua água. Isso é necessário para determinar a adaptabilidade da água da Terceira Linha para irrigação ilimitada, não só do ponto de vista sanitário, mas também do ponto de vista agrícola.

O layout de monitoramento preliminar foi projetado e preparado pela Mekoroth Water Co., a principal fornecedora de água de Israel e operadora do projeto da região de Dan. Um comitê de direção especialmente designado reviu o programa de monitoramento periodicamente e o modificou de acordo com a experiência acumulada adquirida com a operação de rotina. O programa de monitoramento tratou dos vários pontos de amostragem ao longo do sistema da Terceira Linha, dos diversos parâmetros investigados e da frequência de amostragem. O programa preliminar referia-se a vários segmentos do sistema, nomeadamente poços de recuperação, linha de condução, albufeiras, um número limitado de ligações a consumidores, bem como a presença de poços de água potável nas imediações da central. A lista de parâmetros incluídos no cronograma de monitoramento da Terceira Linha é dada na tabela 1.

Tabela 1. Lista de parâmetros investigados

Ag

Prata

μg / l

Al

alumínio

μg / l

ALG

Algas

Nº/100 ml

ALKM

Alcalinidade como CaCO3

mg / l

As

Arsênico

μg / l

B

Boro

mg / l

Ba

Bário

μg / l

BOD

Demanda de oxigênio bioquímico

mg / l

Br

Brometo

mg / l

Ca

Cálcio

mg / l

Cd

Cádmio

μg / l

Cl

Cloreto

mg / l

CLDE

demanda de cloro

mg / l

CLRL

Clorófilo

μg / l

CN

Cianetos

μg / l

Co

Cobalto

μg / l

COLR

Cor (cobalto platina)

 

BACALHAU

Demanda de oxigênio químico

mg / l

Cr

crômio

μg / l

Cu

Cobre

μg / l

DO

Oxigênio dissolvido como O2

mg / l

DOC

Carbono orgânico dissolvido

mg / l

DS10

Sólidos dissolvidos a 105 ºC

mg / l

DS55

Sólidos dissolvidos a 550 ºC

mg / l

EC

Condutividade elétrica

μmhos/cm

ENTR

Enterococcus

Nº/100 ml

F-

Fluoreto

mg / l

FCOL

coliformes fecais

Nº/100 ml

Fe

Ferro

μg / l

DIFÍCIL

Dureza como CaCO3

mg / l

HCO3 -

Bicarbonato como HCO3 -

mg / l

Hg

Mercúrio

μg / l

K

Potássio

mg / l

Li

Lítio

μg / l

MBA

detergentes

μg / l

Mg

Magnésio

mg / l

Mn

Manganês

μg / l

Mo

Molibdênio

μg / l

Na

Sódio

mg / l

NH4 +

Amônia como NH4 +

mg / l

Ni

Níquel

μg / l

NKJT

Kjeldahl nitrogênio total

mg / l

NÃO2

Nitrito como NO2 -

mg / l

NÃO3

Nitrato como NO3 -

mg / l

ODOR

Número de odor do limite de odor

 

OG

Óleo e graxa

μg / l

Pb

Conduzir

μg / l

FEN

Fenóis

μg / l

PHFD

pH medido no campo

 

PO4

Fosfato como PO4 -2

mg / l

PTOT

Fósforo total como P

mg / l

RSCL

Cloro livre residual

mg / l

SAR

Taxa de adsorção de sódio

 

Se

Selênio

μg / l

Si

Sílica como H2SiO3

mg / l

Sn

Estanho

μg / l

SO4

Sulfato

mg / l

Sr

Estrôncio

μg / l

SS10

Sólidos em suspensão a 100 ºC

mg / l

SS55

Sólidos em suspensão a 550 ºC

mg / l

STRP

Estreptococo

Nº/100 ml

T

Temperatura

ºC

TCOL

coliformes totais

Nº/100 ml

TOTB

Bactérias totais

Nº/100 ml

TS10

Sólidos totais a 105 ºC

mg / l

TS55

Sólidos totais a 550 ºC

mg / l

TURBO

Turbidez

NTU

UV

UV (absorver a 254 nm) (/cm x 10)

 

Zn

zinco

μg / l

 

Monitoramento de poços de recuperação

O programa de amostragem dos poços de recuperação é baseado na medição bimestral ou trimestral de alguns “parâmetros-indicadores” (tabela 2). Quando a concentração de cloretos no poço amostrado excede em mais de 15% o nível inicial de cloretos do poço, isso é interpretado como um aumento “significativo” da parcela do efluente recuperado dentro da água do aquífero subterrâneo, e o poço é transferido para próxima categoria de amostragem. Aqui, 23 “parâmetros-característicos” são determinados, uma vez a cada três meses. Em alguns dos poços, uma vez por ano, é realizada uma pesquisa completa da água, incluindo 54 parâmetros diversos.

Tabela 2. Os vários parâmetros investigados nos poços de recuperação

grupo A

Grupo B

Grupo C

Parâmetros do indicador

Parâmetros característicos

Parâmetros de teste completo

1. Cloretos
2. Condutividade elétrica
3. Detergentes
4. Absorção de UV
5. Oxigênio dissolvido

Grupo A e:
6. Temperaturas
7.pH
8. Turbidez
9. Sólidos dissolvidos
10. Carbono orgânico dissolvido
11. Alcalinidade
12. Dureza
13. Cálcio
14. Magnésio
15. Sódio
16. Potássio
17. Nitratos
18. Nitritos
19 Amônia
20. Nitrogênio total de Kjeldahl
21. Fósforo total
22. Sulfato
23 Boro

Grupos A+B e:
24. Sólidos em suspensão
25. Vírus entéricos
26. Contagem bacteriana total
27. Coliforme
28. Coli fecal
29. Estreptococo fecal
30. Zinco
31. Alumínio
32. Arsênico
33. Ferro
34. Bário
35. Prata
36. mercúrio
37. Cromo
38. Lítio
39. Molibdênio
40. Manganês
41. Cobre
42. Níquel
43. Selênio
44. Estrôncio
45. Chumbo
46. Flúor
47. Cianetos
48. Cádmio
49. Cobalto
50. Fenóis
51. Óleo mineral
52. TOC
53. Odor
54. Cor

 

Monitoramento do sistema de transporte

O sistema de transporte, com 87 km de extensão, é monitorado em sete pontos centrais ao longo da linha de esgoto. Nesses pontos, 16 parâmetros diferentes são amostrados uma vez por mês. São eles: PHFD, DO, T, EC, SS10, SS55, UV, TURBO, NÃO3 +, PTOT, ALKM, DOC, TOTB, TCOL, FCOL e ENTR. Parâmetros que não devem mudar ao longo do sistema são medidos em apenas dois pontos de amostragem - no início e no final da linha de transporte. São eles: Cl, K, Na, Ca, Mg, HARD, B, DS, SO4 -2NH4 +, Eu não tenho2 - e MBA. Nesses dois pontos de amostragem, uma vez por ano, são amostrados vários metais pesados ​​(Zn, Sr, Sn, Se, Pb, Ni, Mo, Mn, Li, Hg, Fe, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, As, Al, Ag).

Monitoramento de reservatórios

A configuração do monitoramento dos reservatórios da Terceira Linha é baseada principalmente no exame de um número limitado de parâmetros que servem como indicadores do desenvolvimento biológico dos reservatórios e para identificar a entrada de poluentes externos. Cinco reservatórios são amostrados, uma vez por mês, para: PHFD, T, DO, SS Total, SS Volátil, DOC, CLRL, RSCL, TCOL, FCOL, STRP e ALG. Nestes cinco reservatórios também são amostrados Si, uma vez a cada dois meses. Todos esses parâmetros também são amostrados em outro reservatório, Zohar B, com uma frequência de seis vezes por ano.

Resumo

O Projeto de Recuperação da Região de Dan fornece água recuperada de alta qualidade para irrigação irrestrita do Negev israelense.

A primeira etapa deste projeto está em operação parcial desde 1970 e em operação total desde 1977. De 1970 a 1993, uma quantidade total de esgoto bruto de 373 milhões de metros cúbicos (MCM) foi transportada para as lagoas de oxidação facultativa, e uma quantidade total de água de 243 MCM foram bombeados do aquífero no período de 1974-1993 e fornecidos ao sul do país. Parte da água foi perdida, principalmente devido à evaporação e infiltração das lagoas. Em 1993, essas perdas totalizaram cerca de 6.9% do esgoto bruto transportado para a estação de estágio um (Kanarek 1994).

A estação de tratamento mecânico-biológico, estágio dois do projeto, está em operação desde 1987. Durante o período de operação de 1987-1993, uma quantidade total de esgoto bruto de 478 MCM foi transportada para a estação de tratamento mecânico-biológico. Em 1993, cerca de 103 MCM de água (95 MCM de água recuperada mais 8 MCM de água potável) foram transportados através do sistema e usados ​​para irrigação ilimitada do Negev.

A água dos poços de recuperação representa a qualidade da água do aquífero subterrâneo. A qualidade da água do aquífero está mudando o tempo todo como resultado da percolação de efluentes nele. A qualidade da água do aquífero se aproxima da do efluente para os parâmetros que não são influenciados pelos processos de Tratamento do Solo-Aquífero (SAT), enquanto os parâmetros que são afetados pela passagem pelas camadas do solo (por exemplo, turbidez, sólidos em suspensão, amônia, carbono orgânico e assim por diante) apresentam valores consideravelmente mais baixos. Digno de nota é o teor de cloreto da água do aquífero, que aumentou em um período recente de quatro anos de 15 a 26%, conforme evidenciado pela mudança na qualidade da água nos poços de recuperação. Essa mudança indica a contínua substituição da água do aqüífero por efluentes com teor de cloretos consideravelmente maior.

A qualidade da água nos seis reservatórios do sistema Terceira Linha é influenciada por mudanças biológicas e químicas que ocorrem nos reservatórios abertos. O teor de oxigênio é aumentado, como resultado da fotossíntese das algas e devido à dissolução do oxigênio atmosférico. As concentrações de vários tipos de bactérias também são aumentadas como resultado da poluição aleatória por várias faunas aquáticas que residem perto dos reservatórios.

A qualidade da água fornecida aos clientes ao longo do sistema depende da qualidade da água dos poços de recuperação e dos reservatórios. A cloração obrigatória da água do sistema constitui uma proteção adicional contra o uso errôneo da água como água potável. A comparação dos dados de água da Terceira Linha com os requisitos do Ministério da Saúde de Israel em relação à qualidade das águas residuais a serem usadas para uso agrícola ilimitado mostra que, na maioria das vezes, a qualidade da água atende totalmente aos requisitos.

Em conclusão, pode-se dizer que o sistema de recuperação e utilização de águas residuais da Terceira Linha tem sido um projeto israelense nacional e ambiental bem-sucedido. Resolveu o problema de disposição sanitária do esgoto da região de Dan e, ao mesmo tempo, aumentou o balanço hídrico nacional em um fator de cerca de 5%. Em um país árido como Israel, onde o abastecimento de água, especialmente para uso agrícola, é bastante limitado, esta é uma contribuição real.

Os custos da operação de recarga e manutenção da água recuperada, em 1993, foram de cerca de 3 centavos de dólar por m3 (0.093 NIS/m3).

O sistema está operando desde o final da década de 1960 sob estrita vigilância do Ministério da Saúde de Israel e do departamento de segurança e higiene ocupacional de Mekoroth. Não houve relatos de nenhuma doença ocupacional resultante da operação desse sistema intrincado e abrangente.

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 17: 00

Princípios de Gestão de Resíduos

A consciência ambiental está levando a uma rápida transformação das práticas de gestão de resíduos. A interpretação dessa mudança é necessária antes de examinar mais detalhadamente os métodos que são aplicados ao gerenciamento de resíduos e ao manuseio de resíduos.

Os princípios modernos de gestão de resíduos são baseados no paradigma de uma conexão orientada entre a biosfera e a antroposfera. Um modelo global (figura 1) relacionando essas duas esferas parte do pressuposto de que todos os materiais retirados do meio ambiente acabam como lixo, seja diretamente (do setor produtivo) ou indiretamente (do setor de reciclagem), tendo em vista que todos os resíduos de consumo retornam a este setor de reciclagem para reciclagem e/ou descarte.

Figura 1. Um modelo global dos princípios de gestão de resíduos

EPC070F1

A partir desta perspectiva, a reciclagem deve ser definida de forma ampla: desde a reciclagem de objetos inteiros (recuperáveis), até a reciclagem de objetos para algumas de suas peças de reposição (por exemplo, carros, computadores), para a produção de novos materiais (por exemplo, papel e papelão, latas) ou a produção de objetos semelhantes (reciclagem, downcycling e assim por diante). A longo prazo, esse modelo pode ser visualizado como um sistema de estado estacionário em que as mercadorias acabam como resíduos após alguns dias ou, muitas vezes, alguns anos.

 

 

 

 

 

Deduções do Modelo

Algumas deduções importantes podem ser feitas a partir desse modelo, desde que os vários fluxos sejam claramente definidos. Para efeitos deste modelo:

  • Po=a entrada anual de materiais extraídos do meio ambiente (bio, hidro ou litosferas). Em estado estacionário, esta entrada é igual à disposição final anual de resíduos.
  • P = a produção anual de bens de Po.
  • C=fluxo anual de bens na antroposfera.
  • R=fluxo anual de resíduos convertidos em bens através da reciclagem. (Em estado estacionário: C=R+ P)
  • p = a eficácia da produção, medida como a relação de P/Po.
  • Se r = a eficácia da reciclagem, medida como a razão de R/C, então a relação é: C/Po=p(1-r).
  • Se C/Po=C*; então C* é a proporção de bens para os materiais extraídos da natureza.

 

Em outras palavras, C* é uma medida da malha da conexão entre ambiente e antroposfera. Está relacionado com a eficiência da produção e dos setores de reciclagem. O relacionamento entre C*, p e r, que é uma função de utilidade, pode ser representada na figura 2, que mostra o trade-off explícito entre p e r, para um valor selecionado de C*.

Figura 2. Uma função de utilidade ilustrando os trade-offs de reciclagem de produção

EPC070F2

No passado, a indústria desenvolveu-se no sentido do aumento da eficiência da produção, p. Atualmente, no final da década de 1990, o preço do descarte de resíduos por meio de dispersão na atmosfera, em corpos d'água ou em solos (despejo descontrolado), ou o enterro de resíduos em depósitos confinados aumentou muito rapidamente, como resultado de restrições cada vez mais rigorosas padrões de proteção ambiental. Nessas condições, tornou-se economicamente atraente aumentar a eficácia da reciclagem (ou seja, aumentar r). Essa tendência persistirá nas próximas décadas.

Uma condição importante deve ser atendida para melhorar a eficácia da reciclagem: os resíduos a serem reciclados (ou seja, as matérias-primas de segunda geração) devem ser o mais “puros” possível (ou seja, livres de elementos indesejados que impedir a reciclagem). Isto só será conseguido através da implementação de uma política generalizada de “não mistura” de resíduos domésticos, comerciais e industriais na origem. Isso geralmente é chamado incorretamente de classificação na origem. Classificar é separar; mas a ideia é justamente não ter que separar armazenando as várias categorias de resíduos em recipientes ou locais separados até que sejam recolhidos. O paradigma da gestão moderna de resíduos é a não mistura de resíduos na fonte, de modo a permitir um aumento da eficiência da reciclagem e, assim, alcançar uma melhor proporção de bens por material retirado do meio ambiente.

Práticas de gestão de resíduos

Os resíduos podem ser agrupados em três grandes categorias, dependendo da sua produção:

  1. do setor primário de produção (mineração, silvicultura, agricultura, pecuária, pesca)
  2. da indústria de produção e transformação (alimentos, equipamentos, produtos de todos os tipos)
  3. do setor de consumo (famílias, empresas, transportes, comércio, construção, serviços, etc.).

 

Os resíduos também podem ser classificados por decreto legislativo:

  • resíduos urbanos e resíduos mistos de empresas que podem ser agregados como resíduos urbanos, uma vez que ambos consistem nas mesmas categorias de resíduos e são de pequena dimensão (vegetais, papel, metais, vidros, plásticos, etc.), embora em proporções diferentes.
  • resíduos urbanos volumosos (móveis, equipamentos, veículos, resíduos de construção e demolição que não sejam materiais inertes)
  • resíduos sujeitos a legislação especial (por exemplo, perigosos, infecciosos, radioativos).

 

Gestão de resíduos urbanos e comerciais comuns:

Recolhidos por caminhões, esses resíduos podem ser transportados (diretamente ou por estações de transferência rodoviária, rodoviária-ferroviária ou rodoviária-aquaviária e meios de transporte de longa distância) para um aterro sanitário ou para uma estação de tratamento de materiais recuperação (triagem mecânica, compostagem, biometanização) ou para recuperação de energia (incinerador de rede ou forno, pirólise).

As estações de tratamento produzem proporcionalmente pequenas quantidades de resíduos que podem ser mais perigosos para o meio ambiente do que os resíduos originais. Por exemplo, incineradores produzem cinzas volantes com alto teor de metais pesados ​​e compostos químicos complexos. Estes resíduos são frequentemente classificados pela legislação como resíduos perigosos e requerem uma gestão adequada. As estações de tratamento diferem dos aterros porque são “sistemas abertos” com entradas e saídas, enquanto os aterros são essencialmente “sumidouros” (desconsiderando a pequena quantidade de chorume que merece tratamento posterior e a produção de biogás, que pode ser uma fonte explorada de energia em aterros muito grandes).

Equipamentos industriais e domésticos:

A tendência atual, que também tem contribuições comerciais, é que os produtores dos setores de resíduos (por exemplo, carros, computadores, máquinas) sejam responsáveis ​​pela reciclagem. Os resíduos são então resíduos perigosos ou semelhantes aos resíduos comuns das empresas.

Resíduos de construção e demolição:

O aumento dos preços dos aterros sanitários é um incentivo para uma melhor separação desses resíduos. A separação dos resíduos perigosos e incineráveis ​​da grande quantidade de materiais inertes permite que estes últimos sejam eliminados a uma taxa muito menor do que os resíduos mistos.

Resíduos especiais:

Resíduos quimicamente perigosos devem ser tratados por meio de neutralização, mineralização, insolubilização ou inertização antes de serem depositados em aterros especiais. Resíduos infecciosos são melhor queimados em incineradores especiais. Os resíduos radioactivos estão sujeitos a uma legislação muito rigorosa.

Gestão de Resíduos

Resíduos de produção e consumo que não podem ser reciclados, reciclados, reutilizados ou incinerados para produzir energia devem ser descartados. A toxicidade para o meio ambiente desses resíduos deve ser reduzida de acordo com o princípio da “melhor tecnologia disponível a um preço aceitável”. Após esse tratamento, os resíduos devem ser depositados em locais onde não contaminem a água e o ecossistema e se espalhem na atmosfera, no mar ou em lagos e córregos.

Depósitos de resíduos são geralmente datados pela combinação de isolamento multicamadas (usando argila, geotêxteis, folhas de plástico e assim por diante), o desvio de toda a água exógena e camadas de cobertura impermeáveis. Depósitos permanentes precisam ser monitorados por décadas. As restrições ao uso da terra de um local de depósito também devem ser controladas por longos períodos de tempo. Sistemas de drenagem controlada para lixiviados ou gases são necessários na maioria dos casos.

Resíduos de tratamento de resíduos mais bioquimicamente estáveis ​​e quimicamente inertes requerem condições menos rigorosas para sua disposição final, tornando menos difícil encontrar um local de depósito para eles dentro da região de produção dos resíduos. A exportação de resíduos ou seus resíduos, que sempre desperta reações NIMBY (Not In My Back Yard), pode assim ser evitada.

 

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Quarta-feira, 09 Março 2011 17: 04

Gestão e Reciclagem de Resíduos Sólidos

Os resíduos sólidos são tradicionalmente descritos como produtos residuais, que representam um custo quando se tem que recorrer ao descarte.

A gestão de resíduos abrange um conjunto complexo de impactos potenciais na saúde e segurança humana e no meio ambiente. Os impactos, embora o tipo de perigos possam ser semelhantes, devem ser diferenciados para três tipos distintos de operação:

  • manuseio e armazenamento no produtor de resíduos
  • coleta e transporte
  • triagem, processamento e eliminação.

 

Deve-se ter em mente que os riscos à saúde e segurança surgirão onde os resíduos são produzidos em primeiro lugar - na fábrica ou com o consumidor. Assim, o armazenamento de resíduos no gerador de resíduos - e especialmente quando os resíduos são separados na fonte - pode causar impactos nocivos no entorno próximo. Este artigo se concentrará em uma estrutura para entender as práticas de gerenciamento de resíduos sólidos e situar os riscos de saúde e segurança ocupacional associados às indústrias de coleta, transporte, processamento e descarte de resíduos.

Por que Gestão de Resíduos Sólidos?

A gestão de resíduos sólidos torna-se necessária e relevante quando a estrutura da sociedade muda de agricultura com baixa densidade e população generalizada para população urbana de alta densidade. Além disso, a industrialização introduziu um grande número de produtos que a natureza não pode, ou pode apenas muito lentamente, decompor ou digerir. Assim, certos produtos industriais contêm substâncias que, devido à baixa degradabilidade ou mesmo às características tóxicas, podem se acumular na natureza em níveis que representam uma ameaça ao uso futuro dos recursos naturais pela humanidade - isto é, água potável, solo agrícola, ar e assim por diante .

O objetivo da gestão de resíduos sólidos é prevenir a poluição do ambiente natural.

Um sistema de gerenciamento de resíduos sólidos deve ser baseado em estudos técnicos e procedimentos gerais de planejamento, incluindo:

  • estudos e estimativas sobre composição e quantidades de resíduos
  • estudos sobre técnicas de cobrança
  • estudos sobre instalações de processamento e descarte
  • estudos sobre a prevenção da poluição do ambiente natural
  • estudos sobre normas de segurança e saúde ocupacional
  • estudos de viabilidade.

 

Os estudos devem contemplar aspectos de proteção ao meio ambiente e de saúde e segurança ocupacional, levando em consideração as possibilidades de desenvolvimento sustentável. Como raramente é possível resolver todos os problemas de uma só vez, é importante na fase de planejamento observar que é útil estabelecer uma lista de prioridades. O primeiro passo para solucionar riscos ambientais e ocupacionais é reconhecer a existência dos perigos.

Princípios de Gestão de Resíduos

A gestão de resíduos envolve uma complexa e ampla gama de relações de saúde e segurança ocupacional. A gestão de resíduos representa um processo de produção “reverso”; o “produto” é a remoção de materiais excedentes. O objetivo original era simplesmente coletar os materiais, reaproveitar a parte valiosa dos materiais e descartar o que restava nos locais mais próximos não utilizados para fins agrícolas, construções e assim por diante. Este ainda é o caso em muitos países.

As fontes de resíduos podem ser descritas pelas diferentes funções em uma sociedade moderna (ver tabela 1).

Tabela 1. Fontes de resíduos

Atividade

descrição de resíduos

Indústria

Resíduos do produto
produtos padrão

Atacado

produtos padrão

Distribuir

Embalagem de transporte
produtos padrão
Orgânicos (de processamento de alimentos)
O desperdício de alimentos

Consumidores

Embalagem de transporte
Embalagens de varejo (papel, vidro, metal, plástico, etc.)
Resíduos de cozinha (orgânicos)
Resíduos perigosos (produtos químicos, óleo)
Resíduos volumosos (móveis usados) etc.
Resíduos de jardim

Construção e demolição

Concreto, tijolos, ferro, terra, etc.

Atividades de infraestrutura

resíduos do parque
Resíduos de limpeza de rua
Clinkers, cinzas e gases de combustão da produção de energia
Resíduos de esgoto
lixo hospitalar

Processamento de resíduos

Rejeitos de instalações de triagem
Clinkers, cinzas e produtos de limpeza de gases de combustão de
incineração

 

Cada tipo de resíduo é caracterizado por sua origem ou que tipo de produto era antes de se tornar resíduo. Assim, basicamente, seus riscos à saúde e à segurança devem ser estabelecidos mediante a restrição do manuseio do produto pelo produtor de resíduos. Em qualquer caso, o armazenamento dos resíduos pode criar novos e mais fortes elementos de perigo (atividade química e/ou biológica no período de armazenamento).

O gerenciamento de resíduos sólidos pode ser distinguido pelas seguintes etapas:

  • separação na fonte em frações de resíduos específicas, dependendo das características do material
  • armazenamento temporário no produtor de resíduos em lixeiras, sacos, contêineres ou a granel
  • recolha e transporte em viatura:
    • manual, cavalo equipe, motorizado e assim por diante
    • plataforma aberta, carroceria de caminhão fechada, unidade de compactação e assim por diante
  • estação de transferência: compactação e recarga para unidades de transporte maiores
  • instalações de reciclagem e/ou processamento de resíduos
  • processamento de resíduos:
    • separação manual ou mecânica em diferentes frações de materiais para reciclagem
    • processamento de frações de resíduos pré-selecionados para matérias-primas secundárias
    • processamento de novas matérias-primas
    • incineração para redução de volume e/ou recuperação de energia
    • digestão anaeróbica de orgânicos para produção de condicionador de solo, fertilizante e energia (biogás)
    • compostagem de orgânicos para produção de condicionador de solo e fertilizante
  • depósito de lixo:
    • aterro sanitário, que deve ser projetado e localizado para evitar a migração de águas poluídas (lixiviados de aterros sanitários), especialmente para os recursos hídricos potáveis ​​(recursos subterrâneos, poços e rios).

A reciclagem de resíduos pode ocorrer em qualquer estágio do sistema de resíduos e, em cada estágio do sistema de resíduos, podem surgir riscos especiais de saúde e segurança ocupacional.

Em sociedades de baixa renda e países não industrializados, a reciclagem de resíduos sólidos é uma renda básica para os coletores de lixo. Normalmente, nenhuma pergunta é feita sobre os perigos de saúde e segurança nessas áreas.

Nos países intensamente industrializados, há uma clara tendência de colocar maior foco na reciclagem das enormes quantidades de resíduos produzidos. Razões importantes vão além do valor de mercado direto dos resíduos e incluem a falta de instalações de descarte adequadas e a crescente conscientização pública sobre o desequilíbrio entre consumo e proteção do ambiente natural. Assim, a coleta e coleta de resíduos foram renomeadas como reciclagem para atualizar a atividade na mente do público, resultando em uma consciência cada vez maior das condições de trabalho no negócio de resíduos.

Hoje, as autoridades de saúde e segurança ocupacional nos países industrializados estão se concentrando nas condições de trabalho que, há alguns anos, passaram despercebidas com aceitação tácita, como:

  • levantamento de peso impróprio e quantidade excessiva de materiais manuseados por dia de trabalho
  • exposição inadequada a poeira de composição desconhecida
  • impacto despercebido por microrganismos (bactérias, fungos) e endotoxinas
  • exposição despercebida a produtos químicos tóxicos.

 

Reciclagem

Reciclagem ou salvamento é a palavra que abrange tanto a reutilização (uso para o mesmo fim) quanto a recuperação/recuperação de materiais ou energia.

As razões para implementar a reciclagem podem mudar dependendo das condições nacionais e locais, e as ideias-chave nos argumentos para a reciclagem podem ser:

  • desintoxicação de resíduos perigosos quando altos padrões ambientais são estabelecidos pelas autoridades
  • recuperação de recursos em áreas de baixa renda
  • redução de volume em áreas onde o aterro é predominante
  • recuperação de energia em áreas onde a conversão de resíduos em energia pode substituir o combustível fóssil (carvão, gás natural, petróleo bruto e assim por diante) para a produção de energia.

 

Conforme mencionado anteriormente, a reciclagem pode ocorrer em qualquer estágio do sistema de resíduos, mas a reciclagem pode ser projetada para evitar que os resíduos “nasçam”. Esse é o caso quando os produtos são projetados para reciclagem e um sistema para recompra após o uso final, por exemplo, colocando um depósito em recipientes de bebidas (garrafas de vidro e assim por diante).

Portanto, a reciclagem pode ir além da mera implementação de recuperação ou recuperação de materiais do fluxo de resíduos.

A reciclagem de materiais implica, na maioria das situações, a separação ou triagem dos resíduos em frações com um grau mínimo de finura, como pré-requisito para a utilização dos resíduos como substituto de matérias-primas virgens ou primárias.

A triagem pode ser realizada pelos produtores de resíduos (separação na origem), ou após a recolha, ou seja, separação numa central de triagem.

Separação de Origem

A separação na fonte resultará, pela tecnologia atual, em frações de resíduos que são “projetadas” para processamento. Um certo grau de separação na fonte é inevitável, pois algumas misturas de frações de resíduos podem ser separadas em frações de materiais utilizáveis ​​novamente apenas por grande esforço (econômico). O projeto de separação na fonte deve sempre levar em consideração o tipo final de reciclagem.

O objetivo do sistema de triagem na fonte deve ser evitar a mistura ou poluição das diferentes frações de resíduos, o que pode ser um obstáculo para uma fácil reciclagem.

A coleta de frações de resíduos triados na fonte frequentemente resultará em riscos de saúde e segurança ocupacional mais distintos do que a coleta a granel. Isso se deve à concentração de frações específicas de resíduos - por exemplo, substâncias tóxicas. A separação de orgânicos facilmente degradáveis ​​pode resultar na produção de altos níveis de exposição a fungos perigosos, bactérias, endotoxinas e assim por diante, quando os materiais são manuseados ou recarregados.

Classificação Central

A triagem central pode ser feita por métodos mecânicos ou manuais.

É opinião geral que a triagem mecânica sem separação prévia na fonte pela tecnologia conhecida hoje deve ser usada apenas para a produção de combustível derivado de refugo (CDR). Os pré-requisitos para condições de trabalho aceitáveis ​​são o revestimento total do equipamento mecânico e o uso de “trajes espaciais” pessoais quando o serviço e a manutenção devem ser realizados.

A classificação central mecânica com separação prévia na fonte, com a tecnologia atual, não foi bem-sucedida devido a dificuldades em alcançar a eficiência de classificação adequada. Quando as características das frações de resíduos triados forem definidas com mais clareza, e quando essas características se tornarem válidas a nível nacional ou internacional, pode-se esperar que novas técnicas adequadas e eficientes sejam desenvolvidas. O sucesso dessas novas técnicas estará intimamente ligado à consideração prudente da obtenção de condições de trabalho aceitáveis.

A triagem central manual deve implicar na separação prévia da fonte para evitar riscos à saúde e segurança ocupacional (poeira, bactérias, substâncias tóxicas e assim por diante). A triagem manual deve ser limitada a apenas um número limitado de “qualidades” de frações de resíduos para evitar erros previsíveis de triagem na fonte e para facilitar as facilidades de controle na área de recepção da usina. À medida que as frações de resíduos se tornam mais claramente definidas, será possível desenvolver cada vez mais dispositivos para procedimentos de triagem automática para minimizar a exposição humana direta a substâncias nocivas.

Por que Reciclar?

É importante observar que a reciclagem não é um método de processamento de resíduos que deve ser visto independentemente de outras práticas de gerenciamento de resíduos. Para complementar a reciclagem, é necessário ter acesso a um aterro devidamente administrado e talvez a instalações de processamento de resíduos mais tradicionais, como usinas de incineração e instalações de compostagem.

A reciclagem deve ser avaliada em conexão com

  • fornecimento local de matérias-primas e energia
  • o que é substituído - recursos renováveis ​​(isto é, papel/árvore) ou recursos não renováveis ​​(isto é, petróleo).

 

Enquanto o petróleo e o carvão forem usados ​​como recursos energéticos, por exemplo, a incineração de resíduos e combustíveis derivados de resíduos com recuperação de energia constituirá uma opção viável de gerenciamento de resíduos com base na recuperação de energia. A minimização das quantidades de resíduos por este método, no entanto, deve resultar em depósitos finais sujeitos a padrões ambientais extremamente rígidos, que podem ser muito caros.

 

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O Desafio

Os Grandes Lagos são um recurso compartilhado entre o Canadá e os Estados Unidos (veja a figura 1). Os cinco grandes lagos contêm mais de 18% das águas superficiais do mundo. A bacia é o lar de um em cada três canadenses (aproximadamente 8.5 milhões) e um em cada nove americanos (27.5 milhões). A bacia é o centro industrial de ambos os países - um quinto da base industrial dos EUA e metade da do Canadá. As atividades econômicas ao redor da bacia dos Grandes Lagos geram uma riqueza estimada em 1 trilhão de dólares a cada ano. Com o tempo, o aumento da população e das atividades industriais criou uma variedade de tensões nos lagos até que a necessidade de uma ação conjunta para proteger os Grandes Lagos pelos dois países foi reconhecida em meados do século.

Figura 1. Bacia de drenagem dos Grandes Lagos: Rio St. Lawrence

EPC100F1

A resposta

Desde a década de 1950, ambos os países implementaram programas domésticos e bilaterais para lidar com problemas de poluição bruta e também para responder a preocupações mais sutis com a qualidade da água. Como resultado dessas ações, as águas dos Grandes Lagos estão visivelmente mais limpas do que eram em meados do século, as cargas de metais pesados ​​e produtos químicos orgânicos diminuíram e os níveis de contaminantes em peixes e aves aquáticas diminuíram significativamente. Os sucessos das ações do Canadá-Estados Unidos para restaurar e proteger os Grandes Lagos fornecem um modelo para cooperação bilateral na gestão de recursos, mas os desafios permanecem.

O Estudo de Caso em Perspectiva

As ameaças representadas por substâncias tóxicas persistentes, no entanto, são de natureza de longo prazo e seu gerenciamento requer uma abordagem abrangente e multimídia na fonte. Para alcançar uma meta de longo prazo de virtual eliminação de substâncias tóxicas persistentes dos Grandes Lagos, autoridades ambientais, indústrias e outras partes interessadas na bacia foram desafiadas a desenvolver novas abordagens e programas. O objetivo deste relatório de estudo de caso é fornecer um breve resumo dos programas canadenses de controle da poluição e o progresso alcançado até 1995, e delinear iniciativas para o gerenciamento de tóxicos persistentes nos Grandes Lagos. Iniciativas e programas similares dos EUA não são discutidos aqui. Os leitores interessados ​​devem entrar em contato com o Escritório do Programa Nacional dos Grandes Lagos da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos em Chicago para obter informações sobre os programas federais e estaduais de proteção dos Grandes Lagos.

Décadas de 1970 a 1980

Um problema significativo que afetava o Lago Erie na década de 1960 era o enriquecimento ou eutrofização de nutrientes. A necessidade identificada de ações bilaterais levou o Canadá e os Estados Unidos a assinarem o primeiro Acordo de Qualidade da Água dos Grandes Lagos (GLWQA) em 1972. O Acordo delineou metas de redução para reduzir as cargas de fósforo principalmente de detergentes para roupas e efluentes de esgoto municipal. Em resposta a esse compromisso, o Canadá e Ontário promulgaram legislação e programas para controlar fontes pontuais. Entre 1972 e 1987, o Canadá e Ontário investiram mais de 2 bilhões de dólares na construção e modernização de estações de tratamento de esgoto na bacia dos Grandes Lagos.

Figura 2. Progresso na redução industrial

EPC100F2

O GLWQA de 1972 também identificou a necessidade de reduzir as liberações de produtos químicos tóxicos nos lagos de indústrias e outras fontes, como derramamentos. No Canadá, a promulgação de regulamentos federais de efluentes (fim do tubo) na década de 1970 para poluentes convencionais dos principais setores industriais (papel e celulose, mineração de metais, refino de petróleo e assim por diante) forneceu um padrão de linha de base nacional, enquanto Ontário estabeleceu diretrizes de efluentes semelhantes adaptado para as necessidades locais, incluindo os Grandes Lagos. Ações de indústrias e municípios para atender a esses requisitos de efluentes federais e de Ontário produziram resultados impressionantes; por exemplo, as cargas de fósforo de fontes pontuais para o Lago Erie foram reduzidas em 70% entre 1975 e 1989, e as descargas de poluentes convencionais das sete refinarias de petróleo de Ontário foram reduzidas em 90% desde o início dos anos 1970. A Figura 2 mostra tendências semelhantes de redução de carga para os setores de papel e celulose e de ferro e aço.

Em meados da década de 1970, evidências de concentrações elevadas de produtos químicos tóxicos em peixes e animais selvagens dos Grandes Lagos, anormalidades reprodutivas em algumas aves que se alimentam de peixes e declínio populacional em várias espécies implicavam substâncias tóxicas bioacumulativas persistentes, que se tornaram o novo foco para a proteção binacional. esforço. O Canadá e os Estados Unidos assinaram um segundo Acordo de Qualidade da Água dos Grandes Lagos em 1978, no qual os dois países se comprometeram a “restaurar e manter a integridade química, física e biológica das águas do Ecossistema dos Grandes Lagos”. Um dos principais desafios foi a política “que a descarga de substâncias tóxicas em quantidades tóxicas seja proibida e a descarga de qualquer ou todas as substâncias tóxicas persistentes seja virtualmente eliminada”. A chamada para a eliminação virtual era necessária, pois os produtos químicos tóxicos persistentes podem se concentrar e se acumular na cadeia alimentar, causando danos graves e irreversíveis ao ecossistema, enquanto os produtos químicos não persistentes precisam ser mantidos abaixo dos níveis que causam danos imediatos.

Além de controles mais rígidos sobre fontes pontuais, o Canadá e Ontário desenvolveram e/ou fortaleceram controles sobre pesticidas, produtos químicos comerciais, resíduos perigosos e fontes não pontuais de poluição, como depósitos de lixo e incineradores. As iniciativas do governo tornaram-se mais orientadas para multimídia, e o conceito de “do berço ao túmulo” ou “cuidado responsável” para produtos químicos tornou-se a nova filosofia de gestão ambiental para o governo e as indústrias. Vários pesticidas tóxicos persistentes foram banidos pela Lei Federal de Produtos de Controle de Pragas (DDT, Aldrin, Mirex, Toxafeno, Clordano) e a Lei de Contaminantes Ambientais foi usada para (1) proibir usos comerciais, de fabricação e processamento de tóxicos persistentes (CFC, PPB, PCB, PPT, Mirex, chumbo) e (2) para limitar as liberações químicas de operações industriais específicas (mercúrio, cloreto de vinila, amianto).

No início da década de 1980, os resultados desses programas e medidas e esforços americanos semelhantes começaram a produzir evidências de uma recuperação. Os níveis de contaminantes nos sedimentos, nos peixes e na vida selvagem dos Grandes Lagos estavam em declínio, e as melhorias ambientais observadas incluíram o retorno das águias carecas à costa canadense do Lago Erie, um aumento de 200 vezes na população de corvos-marinhos, um ressurgimento da águia-pescadora na Baía Georgiana e o restabelecimento de andorinhas-do-mar comuns na área do porto de Toronto - todos foram afetados por níveis de substâncias tóxicas persistentes no passado, e sua recuperação ilustra o sucesso dessa abordagem até o momento.

Figura 3. Mirex em ovos de gaivota-prateada

EPC100F3

A tendência para concentrações reduzidas de algumas das substâncias tóxicas persistentes em peixes, animais selvagens e sedimentos se estabilizou em meados da década de 1980 (ver Mirex em ovos de gaivota arenque na figura 3). Foi concluído pelos cientistas que:

  1. Embora os programas de controle da poluição da água e dos contaminantes tenham sido úteis, eles não foram suficientes para trazer mais reduções nas concentrações de contaminantes.
  2. Medidas adicionais foram necessárias para fontes não pontuais de tóxicos persistentes, incluindo sedimentos contaminados, entrada de poluentes atmosféricos de longo alcance, lixões abandonados e assim por diante.
  3. Alguns poluentes podem persistir no ecossistema em concentrações mínimas e podem se bioacumular na cadeia alimentar por um longo período.
  4. A abordagem mais eficiente e eficaz para lidar com tóxicos persistentes é prevenir ou eliminar sua geração na fonte, em vez de praticamente eliminar sua liberação.

 

Foi geralmente aceito que alcançar a eliminação virtual no meio ambiente por meio da aplicação da filosofia de descarga zero às fontes e a abordagem ecossistêmica para o gerenciamento da qualidade da água dos Grandes Lagos precisava ser mais fortalecido e promovido.

Para reafirmar seu compromisso com a meta de eliminação virtual de substâncias tóxicas persistentes, o Canadá e os Estados Unidos emendaram o Acordo de 1978 por meio de um protocolo em novembro de 1987 (Estados Unidos e Canadá 1987). O protocolo designou áreas de preocupação onde os usos benéficos foram prejudicados ao redor dos Grandes Lagos e exigiu o desenvolvimento e implementação de planos de ação corretivos (RAPs) para fontes pontuais e não pontuais nas áreas designadas. O protocolo também estipulou planos de manejo em todo o lago (LAMPs) a serem usados ​​como a principal estrutura para resolver o comprometimento de todo o lago de usos benéficos e para coordenar o controle de substâncias tóxicas persistentes que impactam cada um dos Grandes Lagos. Além disso, o protocolo incluiu novos anexos para estabelecer programas e medidas para fontes aéreas, sedimentos e lixões contaminados, derramamentos e controle de espécies exóticas.

1990s

Após a assinatura do protocolo de 1987, o objetivo da eliminação virtual foi fortemente promovido por grupos de interesse ambiental em ambos os lados dos Grandes Lagos, à medida que aumentavam as preocupações com a ameaça de tóxicos persistentes. A Comissão Conjunta Internacional (IJC), o órgão consultivo binacional criado sob o Tratado de Águas Limitadas de 1909, também defendeu fortemente a abordagem de eliminação virtual. Uma força-tarefa binacional do IJC recomendou uma estratégia para a Eliminação Virtual em 1993 (ver figura 4). Em meados da década de 1990, o IJC e as partes estão tentando definir um processo para implementar essa estratégia, incluindo considerações sobre impactos socioeconômicos.

Figura 4. Processo de tomada de decisão para eliminação virtual de substâncias tóxicas persistentes dos Grandes Lagos

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Os governos do Canadá e Ontário responderam de várias maneiras para controlar ou reduzir a liberação de tóxicos persistentes. Os programas e iniciativas importantes são brevemente resumidos abaixo.

Lei Canadense de Proteção Ambiental (CEPA)

Em 1989, o Environment Canada consolidou e simplificou seus mandatos legais em um único estatuto. O CEPA fornece ao governo federal poderes abrangentes (por exemplo, coleta de informações, elaboração de regulamentos, fiscalização) durante todo o ciclo de vida dos produtos químicos. De acordo com o CEPA, os Regulamentos de Notificação de Novas Substâncias estabelecem procedimentos de triagem para novos produtos químicos, de modo que os tóxicos persistentes que não podem ser controlados adequadamente sejam proibidos de serem importados, fabricados ou usados ​​no Canadá. A primeira fase do programa de avaliação da Lista de Substâncias Prioritárias (PSL I) foi concluída em 1994; 25 das 44 substâncias avaliadas foram consideradas tóxicas de acordo com a definição do CEPA, e o desenvolvimento de estratégias de gestão para esses produtos químicos tóxicos foi iniciado no âmbito de um Processo de Opções Estratégicas (SOP); mais 56 substâncias prioritárias serão nomeadas e avaliadas na fase II do programa PSL até o ano 2000. O Inventário Nacional de Liberação de Poluentes (NPRI) foi implementado em 1994 para obrigar as instalações industriais e outras que atendem aos critérios de relatório a relatar anualmente suas liberações para o ar, água e terra, e suas transferências em resíduos, de 178 substâncias especificadas. O inventário, modelado no Toxic Release Inventory (TRI) nos Estados Unidos, fornece um importante banco de dados para priorizar programas de prevenção e redução da poluição.

Acordo Canadá-Ontário (COA)

Em 1994, Canadá e Ontário estabeleceram uma estrutura estratégica para ação coordenada para restaurar, proteger e conservar o ecossistema dos Grandes Lagos com foco principal na redução do uso, geração ou liberação de 13 substâncias tóxicas persistentes de Nível I até o ano 2000 (Canadá e Ontário 1994). O COA também visa uma lista adicional de 26 tóxicos prioritários (Nível II) para reduções significativas. Especificamente para substâncias de Nível I, o COA irá: (1) confirmar a descarga zero de cinco pesticidas proibidos (Aldrin, DDT, Chlordane, Mirex, Toxaphene); (2) procurar desativar 90% dos PCBs de alto nível, destruir 50% agora em armazenamento e acelerar a destruição de PCBs de baixo nível em armazenamento; e (3) buscar a redução de 90% na liberação das sete substâncias Tier I restantes (benzo(a)pireno, hexaclorobenzeno, alquil-chumbo, octacloroestireno, PCDD (dioxinas), PCDF (furanos) e mercúrio).

A abordagem do COA é buscar reduções quantitativas sempre que possível, e as fontes são desafiadas a aplicar a prevenção da poluição e outros meios para atingir as metas do COA. Quatorze projetos já foram lançados pela equipe federal de Ontário para alcançar a redução/eliminação das substâncias dos níveis I e II.

Política de Gestão de Substâncias Tóxicas

Em reconhecimento à necessidade de uma abordagem preventiva e preventiva, o Environment Canada anunciou em junho de 1995 uma Política Nacional de Gerenciamento de Substâncias Tóxicas como a estrutura para o gerenciamento eficiente de substâncias tóxicas no Canadá (Environment Canada 1995a). A política adota uma abordagem dupla (ver figura 5) que reconhece que as ações de manejo devem ser adaptadas às características dos produtos químicos; isso é:

  • eliminar virtualmente do meio ambiente substâncias predominantemente antrópicas, persistentes, bioacumuláveis ​​e tóxicas (Faixa I)
  • para implementar o gerenciamento completo do ciclo de vida (do berço ao túmulo) de todas as outras substâncias preocupantes (Faixa II).

 

Figura 5. Seleção dos objetivos de gestão de acordo com a Política de Gestão de Substâncias Tóxicas

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Um conjunto de critérios com base científica (Environment Canada 1995b) (consulte a tabela 1) será usado para categorizar as substâncias preocupantes nas duas faixas. Se uma substância identificada para qualquer uma das faixas não for controlada adequadamente nos programas existentes, medidas adicionais serão identificadas no Processo de Opções Estratégicas com várias partes interessadas. A política é consistente com o Acordo de Qualidade da Água dos Grandes Lagos e irá direcionar e enquadrar uma série de programas domésticos, definindo seu objetivo ambiental final, mas os meios e o ritmo para atingir o objetivo final variam de acordo com o produto químico e a fonte. Além disso, a posição do Canadá sobre tóxicos persistentes também será enquadrada por esta política nas discussões internacionais.

Tabela 1. Critérios para a seleção de substâncias para a política de gerenciamento de substâncias tóxicas da Faixa 1

Persistência

 

Bioacumulação

Toxicidade

Predominantemente Antropogênico

Médio

Meia-vida

     

ar
Água
Sedimento
Solo

≥2 dias
≥182 dias
≥365 dias
≥182 dias

BAF≥5,000
or
BCP≥5,000
or
registro Kow ≥5.0

CEPA-tóxico
or
CEPA-tóxico
equivalente

Concentração
no ambiente em grande parte
resultante da atividade humana

 

Plano de ação de cloro

Uma abordagem abrangente para o gerenciamento de substâncias cloradas no contexto da Política de Gerenciamento de Substâncias Tóxicas foi anunciada em outubro de 1994 pela Environment Canada (Environment Canada 1994). A abordagem será podar a árvore do uso de cloro com um plano de ação de cinco partes que (1) direcionará ações para usos e produtos críticos, (2) melhorará a compreensão científica do cloro e seu impacto na saúde e no meio ambiente, (3 ) detalham as implicações socioeconômicas, (4) melhoram o acesso público à informação e (5) promovem ações internacionais sobre substâncias cloradas. O uso de cloro já diminuiu no Canadá nos últimos anos, por exemplo, em 45% no setor de papel e celulose desde 1988. A implementação do Plano de Ação de Cloro acelerará essa tendência de redução.

Iniciativa de Prevenção da Poluição dos Grandes Lagos

Um forte programa de prevenção da poluição foi implantado na bacia dos Grandes Lagos. Desde março de 1991, o Environment Canada e o Ministério do Meio Ambiente e Energia de Ontário trabalham em conjunto com indústrias e outras partes interessadas para desenvolver e implementar projetos de prevenção da poluição, em contraste com o tratamento de resíduos ou redução da poluição após sua geração. Em 1995/96, mais de 50 projetos abrangerão produtos químicos comerciais, gerenciamento de resíduos perigosos, instalações federais, indústrias, municípios e a bacia do Lago Superior. A Figura 6 fornece uma visão geral desses projetos, que se enquadram em duas categorias principais: integração de programas ou acordos voluntários. A figura também mostra as ligações do programa com outros programas discutidos anteriormente (NPRI, RAP, LAMP) e várias instituições que trabalham estreitamente com o Environment Canada em tecnologias verdes e processos limpos, bem como em treinamento, informação e comunicações. Os projetos de prevenção da poluição podem produzir resultados impressionantes, como evidenciado pelos fabricantes automotivos, que realizaram 15 projetos-piloto recentemente, reduzindo ou eliminando 2.24 milhões de quilos de substâncias alvo da fabricação de automóveis nas instalações da Chrysler, Ford e General Motors em Ontário.

Figura 6. Prevenção da poluição nos Grandes Lagos

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Redução/Eliminação Acelerada de Tóxicos (ARET)

A ARET é uma iniciativa cooperativa de várias partes interessadas lançada em 1994 que busca a eventual eliminação de 14 tóxicos prioritários com uma meta provisória (até o ano 2000) de redução/eliminação de 90% e emissão reduzida (50%) de 87 substâncias tóxicas menos nocivas (Secretaria da ARET 1995). Desde 1995, mais de 200 empresas e agências governamentais estão participando desta iniciativa voluntária. Juntos, eles reduziram as emissões em 10,300 toneladas em comparação com o ano-base de 1988 e estão comprometidos com uma redução adicional de 8,500 toneladas até o ano 2000.

Estratégias binacionais e internacionais

Além das iniciativas domésticas acima, o Canadá e os Estados Unidos estão atualmente desenvolvendo uma estratégia binacional para coordenar a ação das agências e estabelecer metas compartilhadas para tóxicos persistentes na bacia dos Grandes Lagos. Metas e objetivos semelhantes ao Acordo Canadá-Ontário para as substâncias dos Níveis I e II e uma lista semelhante dos EUA serão adotados. Projetos conjuntos serão desenvolvidos e implementados para facilitar a troca de informações e a ação da agência sobre produtos químicos prioritários, como PCBs e mercúrio. Ao adotar uma abordagem agressiva para a eliminação virtual conforme descrito acima, o Canadá poderá assumir um papel de liderança na promoção da ação internacional contra tóxicos persistentes. O Canadá sediou uma conferência das Nações Unidas em junho de 1995 em Vancouver para focar o diálogo global sobre poluentes orgânicos persistentes (POP) e explorar abordagens de prevenção da poluição para reduzir suas emissões em todo o mundo. O Canadá também co-preside o grupo de trabalho da Comissão Econômica das Nações Unidas para a Europa (UNECE) para desenvolver um protocolo para poluentes orgânicos persistentes sob a Convenção sobre Poluição Atmosférica Transfronteiriça de Longa Distância.

Um Exemplo — Dioxinas e Furanos

Por mais de uma década, dibenzodioxinas e furanos policlorados foram reconhecidos como um grupo de tóxicos persistentes que preocupam o meio ambiente canadense e os Grandes Lagos. A Tabela 2 resume as ações federais e as reduções de emissões alcançadas até o momento, ilustrando o mix de programas e iniciativas que resultaram em reduções significativas desses tóxicos. Apesar desses resultados impressionantes, as dioxinas e os furanos continuarão sendo prioridades da Política de Gestão de Substâncias Tóxicas, do Plano de Ação do Cloro, do Acordo Canadá-Ontário e da estratégia binacional descrita acima, porque a eliminação virtual requer reduções adicionais.

Tabela 2. Resumo das reduções nas liberações de dioxina e furano no Canadá

Fontes de Emissões

Reduções

Período de Relatório

Iniciativas do governo canadense

Efluentes branqueados da fábrica de celulose kraft

82%

1989-94

Antiespumante CEPA, lascas de madeira e
regulamentos de dioxina/furano

2,4,5-T—pesticida

100%

1985

Proibido de usar sob PCPA

2,4-D—pesticida

100%

1987-90

Teor de dioxinas e uso intenso
restrito sob PCPA

Pentaclorofenol
- preservação da madeira

- protetor de madeira


6.7%

100%


1987-90

1987-90


Regulamentos sob PCPA

Proibido de usar sob PCPA

PCBs

23%

1984-93

Plano de Ação CCME PCB

Incineração
- Resíduos sólidos municipais
- perigoso +
lixo biomédico


80%

80%


1989-93

1990-95


CCME operando/
diretrizes de emissões
CCME operando/
diretrizes de emissões

CCME: Conselho Canadense de Ministros do Meio Ambiente; CEPA: Lei Canadense de Proteção Ambiental; PCPA: Lei de Produtos de Controle de Pragas.

Sumário

Houve uma melhoria significativa na qualidade da água dos Grandes Lagos como resultado de ações de controle de poluição tomadas por governos e partes interessadas no Canadá e nos Estados Unidos desde o início dos anos 1970. Este relatório de estudo de caso fornece um resumo dos esforços e sucessos canadenses em lidar com poluição bruta e poluentes convencionais. Ele também descreve a evolução de uma nova abordagem (a Política de Gestão de Substâncias Tóxicas, o Plano de Ação de Cloro, prevenção da poluição, ação voluntária, consultas às partes interessadas e assim por diante) para lidar com os problemas muito mais difíceis com substâncias tóxicas persistentes nos Grandes Lagos. Programas abrangentes (COA, NPRI, SOP, PSL e assim por diante) que estão sendo implementados com o objetivo de atingir a meta de eliminação virtual são descritos brevemente. Detalhes da abordagem canadense estão contidos nas referências listadas.

 

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