quarta-feira, 27 de abril de 2011

Procedimento Experimental

O nosso principal objectivo é averiguar se ocorrem episódios de precipitação ácida em Castelo Branco e, se tal se vier a confirmar, procurar determinar possíveis fontes de poluição tendo em conta a influência do vento dominante. Sendo esta uma cidade de média dimensão à escala nacional, integrada num espaço de baixa densidade demográfica e com um tecido industrial pouco significativo consideramos que é muito provável que a possível ocorrência deste tipo de precipitação poderá resultar do vento que pode arrastar partículas poluentes a distâncias consideráveis[1].
Quando a precipitação se faz na forma líquida, o nosso método de análise consiste em medir o nível da água que se encontra no pluviómetro (fig.1). Posteriormente, vertemos esta água para um gobelé (fig.2) e medimos o pH com o auxílio de um sensor electrónico (fig.3). O pH é medido três vezes de modo a ser feita a média dos valores obtidos (fig.4). Esta média vai ser registada como o valor de pH da precipitação relativa ao momento do registo. Também é feito o registo do número de dias de precipitação acumulada, assim como a data e hora da recolha. De seguida, para poder ser feita nova recolha na próxima precipitação, o material utilizado é esterilizado, seco e colocado de novo no seu local habitual, na estação meteorológica da nossa escola[2] (fig.5).
Figura 1: Pluviómetro                                                             Figura 2: Gobelé
       
               Fonte: Os autores                                                                   Fonte: Os autores

Figura 3: Medidor de pH                                                            Figura 4: Medição da precipitação
                      
                       Fonte: Os autores                                                                       Fonte: Os autores

Figura 5: Estação Meteorológica da Escola Secundária/3 Amato Lusitano
Fonte: Os próprios autores
Se a precipitação ocorresse sob a forma de neve (o que nunca se verificou), o procedimento seria um pouco diferente. Está colocada uma placa de madeira num local desprotegido no recinto da escola, de forma a ser medida a quantidade de neve que caiu nesse local (fig.6). De seguida, seria inserida, verticalmente, uma régua na neve até tocar na placa de forma a podermos ler e registar o valor da sua profundidade. Este procedimento seria repetido em mais dois ou três locais diferentes de forma a serem registadas estas medidas como neve total. É também registado o número de dias desde a última precipitação assim como a data e hora.
Para podermos determinar o pH da precipitação sólida, escolheríamos um local com menos sujidade de forma a evitar erros na sua medição e recolhemo-la com o auxílio do tubo exterior do pluviómetro. Posteriormente, retiraríamos a amostra previamente definida com uma colher para um gobelé e esperaríamos que a neve funda. Nesta altura, é medido o pH com o recurso ao instrumento específico. Até ao momento não nos deparámos com a precipitação sob a forma de neve.

Figura 6: Placa de madeira
Fonte: Os autores


[1]Fonte: ib idem
[2]Fonte: Projecto ENEAS, Protocolo Precipitação, Departamento da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (2007)


Consequências da Precipitação Ácida

O fenómeno da precipitação ácida é bastante prejudicial para a biosfera. Na verdade, podemos verificar directamente as suas consequências nos edifícios, no solo, nas florestas, em seres vivos, em ambientes aquáticos e ainda na saúde humana.
Ao precipitar-se chuva ácida num longo período de tempo num determinado espaço provoca o aumento da concentração de metais pesados, como o alumínio, o mercúrio, o manganês, o chumbo, o zinco e outros[1]. Sendo o pH consideravelmente baixo verificamos, a longo prazo, a acidificação dos solos e posteriormente a ocorrência de ainda mais absorção de alumínio e dos outros metais pesados. Estes provocam também a acidificação da água presente nos ambientes aquáticos e, por conseguinte, podem provocar ainda, em casos extremos, a destruição de habitats e a morte dos seres vivos que neles habitam. No entanto, algumas espécies têm maior capacidade de resistência à água ácida do que outras[2] embora a grande maioria dos seres vivos não consigam sobreviver quando o pH da água é inferior a 4[3] como se pode constatar pela figura 1.
Todavia, quando a precipitação ácida é absorvida pelo solo, a quantidade de metais pesados também vai afectar a água subterrânea que aqui se encontra[4], podendo esta vir, mais tarde, a interagir com a cadeia alimentar[5] (fig.2). 
A acidificação de água de grandes superfícies provoca a destruição de toda a fauna e flora que a rodeia. Tal facto verifica-se, uma vez que os metais pesados presentes no solo tendem destruir todos os nutrientes que nele se encontram, como o cálcio, o magnésio e o potássio[6], prejudicando todas as plantas que se podem desenvolver e que estão em desenvolvimento neste local[7], tornando-as mais susceptíveis a possíveis doenças, secas e geadas[8]. Também se pode verificar uma elevada toxicidade nos microrganismos que se encontram no solo quando o pH é baixo. Esta elevada toxicidade impede estes seres vivos de decompor a matéria orgânica que as flora em seu redor tanto necessita[9].
A chuva ácida é também responsável pela destruição de edifícios e centros históricos. Aqui é onde se consegue observar melhor o seu impacto, sobretudo em edifícios de calcário, mármore e arenito[10].
Podemos ainda constatar as consequências directas da precipitação ácida para a saúde humana em alguns casos particulares, como os assinalados por Don Hinrichsen. A precipitação ácida terá provocado na costa oeste da Suécia «a corrosão das panelas de alumínio, a diarreia das crianças mais novas, uma água de sabor esquisito e, em vários casos, cabelo louro a tornar-se verde por ser lavado em água com grande quantidade de cobre»[11]. Foram também identificadas situações em que os ovos de algumas criações de galinhas possuíam uma casca demasiado fina devido à acidez das águas subterrâneas[12].

Figura 1: Escala de pH e condições óptimas para a sobrevivência de seres vivos





[1] Fonte: HINRICHSEN, Don - A Chuva Ácida e o Declínio das Florestas, in: Relatório Terra (A Luta pelo nosso Ambiente), Círculo de Leitores, 1989
[2] Fonte: http://environment.nationalgeographic.com/global-warming/acid-rain-overview/
[3] GONÇALVES, Barbara; SANTOS, Bruno; NUNES, Helena, (2010), “Monitorização dos níveis de acidez na precipitação atmosférica verificada em Castelo Branco”, Escola Secundária/e Amato Lusitano
[4] Fonte: idem
[5] Fonte: ib idem
[6]Fonte: HINRICHSEN, Don - A Chuva Ácida e o Declínio das Florestas, in: Relatório Terra (A Luta pelo nosso Ambiente), Círculo de Leitores, 1989
[7] Fonte: http://environment.nationalgeographic.com/global-warming/acid-rain-overview/, acedido a 14/03/2011, as 17h37min
[8] GONÇALVES, Barbara; SANTOS, Bruno; NUNES, Helena; Monitorização dos níveis de acidez na precipitação atmosférica verificada em Castelo Branco; 2010
[9]Fonte: HINRICHSEN, Don - A Chuva Ácida e o Declínio das Florestas, in: Relatório Terra (A Luta pelo nosso Ambiente), Círculo de Leitores, 1989
[10] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Buildings.html
[11] Fonte: HINRICHSEN, Don - A Chuva Ácida e o Declínio das Florestas, in: Relatório Terra (A Luta pelo nosso Ambiente), Círculo de Leitores, 1989
[12] Fonte: idem

A Precipitação Seca e a Precipitação Húmida

A chuva ácida não é a única fonte de poluentes ácidos que pode danificar a superfície da Terra. Quando não chove, estes poluentes também se podem depositar através de outra via. Assim, a deposição ácida ocorre de duas formas: pela via húmida e pela via seca.
A deposição através da via húmida está associada a qualquer tipo de precipitação (chuva, neve, nevoeiro e outros). Os poluentes atmosféricos, ao reagirem com o vapor de água existente no ar, originam ácidos. Estes, serão precipitados, através da chuva, para a superfície da Terra[1]. Também pode ocorrer que, ao caírem, as gotas de água arrastam partículas que se encontram em suspensão na atmosfera terrestre[2].
A deposição por via seca ocorre quando estes poluentes se transformam em gases ou sais e, posteriormente, caem na superfície terrestre[3]. Posteriormente, as partículas que se encontram no solo ou nos edifícios transportados pela escorrência superficial, podem ir parar aos rios, lagos ou ao oceano[4].


[1] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Acid_Deposition.html, acedido a 21/12/2010, às 15h05min
[2] Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Chuva_%C3%A1cida, acedido a 27/12/2010, às 17h37min
[3] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Acid_Deposition.html, acedido a 21/12/2010, às 15h05min
[4] Fonte: http://www.epa.gov/acidrain/what/index.html, acedido a 27/12/2010, às 18h01min

terça-feira, 26 de abril de 2011

Poluentes que Promovem a Formação de Precipitação Ácida

A chuva ácida é uma consequência da libertação de poluentes de fontes que podem ser naturais ou antropogénicas[1]. As fontes naturais são as que provêem de acontecimentos que ocorrem naturalmente na Natureza, como os vulcões. As antropogénicas são causadas pela actividade do Homem.
A precipitação é naturalmente ácida devida, entre outros factores, à dissolução do dióxido de carbono na água, libertado pela respiração dos seres vivos e durante processos biológicos[2]. Precipitação ácida a que nos referimos é a que tem um pH inferior a 5,6[3]. O dióxido de carbono reage com o vapor de água na atmosfera. Esta reacção origina o ácido carbónico como podemos confirmar pela respectiva equação química transcrita abaixo[4]:
CO2 (g) + H2O(l) H2CO3 (aq)
Como o ácido carbónico é um ácido fraco, encontra-se parcialmente ionizado na atmosfera[5]:
CO2 (g) + H2O(l) H+ (aq) + HCO3- (aq)
Estar parcialmente ionizado significa que, nem todo o ácido carbónico se separa nos seus iões. Algum reage directamente com a água e forma dois compostos, cujo um é a partícula H3O+:
H2O(l) + H2CO3 (aq) CO32-(aq) + 2H3O+ (aq)
A partícula H+, ou H3O+ (H3O+ H2O(l) + H+(aq)), são as chamadas partículas ácidas[6]. O aumento de concentração desta partícula numa solução, torna-a mais ácida e tornando, consequentemente, a água da chuva ácida[7].
A libertação de CO2 para a atmosfera pode ser feita através da queima de combustíveis fósseis, tais como o carvão, o petróleo e o gás natural. Estes são, por exemplo, queimados pelas centrais termoeléctricas para produção electricidade. A combustão do carvão pode ser traduzida pela seguinte equação química[8]:
C(s) + O2 (g) → CO2 (g) [9]
Podemos constatar que a sua queima liberta dióxido de carbono. Na combustão do petróleo (por exemplo, C8H18) também podemos observar a libertação deste poluente e em maior quantidade:
2C8H18 (l) + 25O2 (g)→16CO2 (g) + 18H2O(g) [10]
Os óxidos de azoto e óxidos de enxofre são os principais poluentes responsáveis pela acidez da água da chuva[11]. Os óxidos de azoto podem ser lançados para a atmosfera também pela queima de combustíveis fósseis, que contém azoto, pelo tubo de escape dos carros [12] (fontes antropogénicas) ou por relâmpagos, vulcões e oceanos (fontes naturais)[13]. Ocorre uma reacção entre o azoto da atmosfera e o oxigénio presente no vapor de água, levando à formação de óxido de azoto:
N2 (g) + O2 (g) → 2NO(g) [14]
O óxido de azoto, ao encontrar-se com o oxigénio presente na atmosfera, irá ser oxidado e levar à formação do dióxido de azoto:
2NO(g) + O2 (g) → 2NO2 (g) [15]
Por fim, o dióxido de azoto irá reagir com a água líquida presente nas gotículas das nuvens, nevoeiro e outras formas de condensação atmosférica e formar o ácido nítrico (HNO3) e o ácido nitroso (HNO2), que tornarão a chuva ácida.
2NO2 (g )+ H2O(l) → HNO2 (aq) + HNO3 (aq)   [16]
Ambos os ácidos encontram-se ionizados na atmosfera, originando partículas H+, tornando a água da chuva ácida:
HNO2 (aq) H+ (aq) + NO2- (aq)
HNO3 (aq) H+ (aq) + NO3- (aq)
Os óxidos de enxofre são libertados para a atmosfera devido á queima de combustíveis fósseis e, principalmente, de carvão, nas centrais termoeléctricas (o enxofre está presente nas proteínas do material fossilizado), na fundição, na produção de ácido sulfúrico, na transformação de madeira em papel, por fogo-posto[17] e pelo tubo de escape dos carros[18]. Os vulcões, os oceanos, o decaimento biológico e os fogos florestais (sem serem começados pelo Homem) são também fontes (naturais) de emissão deste poluente [19]. O dióxido de enxofre reage com a água e forma o ácido sulfuroso:
SO2 (g) + H2O(l) H2SO3 (aq)
O dióxido de enxofre também pode ser oxidado e formar o trióxido de enxofre:
2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)
O produto desta reacção irá reagir com a água e formar o ácido sulfúrico:
SO3 (g) + H2O(l) H2SO4 (aq)     [20]
Tanto o ácido sulfuroso como o ácido sulfúrico também se encontram quase totalmente ionizados:
H2SO3 (aq) 2H+ (aq) + SO32- (aq)
H2SO4 (aq) 2H+ (aq) + SO42- (aq)
O metano, por vezes, ao ser libertado para a atmosfera, pelos seres vivos devido à decomposição anaeróbia de matéria orgânica, ao reagir com o oxigénio, forma o ácido metanóico (HCOOH), que também contribui para a formação de chuva ácida[21].


[1] Fonte: idem
[2] Fonte: http://www.ausetute.com.au/acidrain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h36min
[3] Fonte: Marín, E. et al, “Análisis de la acidez de la precipitación en la península ibérica”, Finisterra, XXXVI, 71, p.104, 2001
[4] Fonte: http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Water/FreshWater/acidrain.html, acedido a 22/03/2911 às 18h07min
[5]Fonte: http://www.ausetute.com.au/acidrain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h36min
[6] Fonte: http://www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/chemical%20reactions/acidbase.html, acedido a 30/03/2011às 16h52min
[7] Fonte: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CHYMICA/AcidoBase/AcidoBase.htm, acedido a 30/03/2011 às 22h29min
[8] Fonte: http://www.ausetute.com.au/acidrain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h36min
[9] Fonte: idem
[10] Fonte: ib idem
[11] Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Chuva_%C3%A1cida, acedido a 27/12/2010, às 17h37min
[12] Fonte: http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/A/AcidRain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h29min
[13] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Natural_Sources.html, acedido a 21/12/2010, às 15h23min
[14] Fonte: http://www.ausetute.com.au/acidrain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h36min
[15] Fonte: idem
[16] Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Chuva_%C3%A1cida, acedido a 27/12/2010, às 17h37min
[17] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Sulphur_Dioxide.html, acedido a 21/12/2010, às 15h33min
[18] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Cars.html, acedido a 21/12/2010, às 15h08min
[19] Fonte: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Acid_Rain/Older/Acidic_Emissions.html, acedido a 21/12/2010, às 15h07min
[20] Fonte: http://www.ausetute.com.au/acidrain.html, acedido a 14/03/2011, às 17h36min
[21] Fonte: idem