Dissertação de Mestrado - Luiz Fernando - Versão Final Corrigida Com Ficha
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ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS NA CIDADE DE CAMPOS DOS
GOYTACAZES
LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO
UNIVERSDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE - UENF
CENTRO DE CINCIA E TECNOLOGIA - CCT
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS NATURAIS PPGCN CAMPOS DOS GOYTACAZES
ABRIL 2012
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ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS
NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES
LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO
Dissertao de Mestrado
apresentada ao Centro de Cincia e
Tecnologia (CCT), como exigncia do
Programa de Ps-Graduao em
Cincias Naturais, da Universidade
Estadual do Norte Fluminense, como
parte das exigncias para obteno
do ttulo de Mestre.
Orientador: Prof. Marcelo Silva Sthel
UNIVERSDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE - UENF
CENTRO DE CINCIA E TECNOLOGIA - CCT
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS NATURAIS PPGCN CAMPOS DOS GOYTACAZES
ABRIL 2012
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FICHA CATALOGRFICA
Preparada pela Biblioteca do CCT / UENF 46/2012
Sangiorgio, Luiz Fernando Milleri Estudo das emisses de gases poluentes provenientes da exausto de motocicletas na cidade de Campos dos Goytacazes / Luiz Fernando Milleri Sangiorgio. Campos dos Goytacazes, 2012. xii, 79 f. : il. Dissertao (Mestrado em Cincias Naturais) -- Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Cincia e Tecnologia. Laboratrio de Cincias Fsicas. Campos dos Goytacazes, 2012. Orientador: Marcelo Silva Sthel. rea de concentrao: Qumica e fsica do meio ambiente. Bibliografia: f. 72-78. 1. Exausto motocicletas 2. Poluio atmosfrica 3. Espectroscopia fotoacstica 4. Sensores eletroqumicos I. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Cincia e Tecnologia. Laboratrio de Cincias Fsicas lI. Ttulo
CDD 363.7392
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LUIZ FERNANDO MILLERI SANGIORGIO
ESTUDO DAS EMISSES DE GASES POLUENTES PROVENIENTES DA EXAUSTO DE MOTOCICLETAS
NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES
Dissertao de Mestrado
apresentado ao Centro de Cincia e
Tecnologia (CCT), como exigncia do
Programa de Ps-Graduao em
Cincias Naturais, da Universidade
Estadual do Norte Fluminense, como
parte das exigncias para obteno
do ttulo de Mestre.
Aprovada em 25 de Abril de 2012. Comisso Examinadora: _______________________________________________________________
Prof.: Marcelo Silva Sthel (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF (Orientador)
_______________________________________________________________
Prof.: Paulo Rogrio Nogueira de Souza (Doutor em Qumica) IFF Maca _______________________________________________________________
Prof.: Roberto Faria Jnior (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF _______________________________________________________________
Prof.: Delson Ubiratan da Silva Schramm (Doutor em Fsica) LCFIS/CCT/UENF
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ii
"A persistncia o menor caminho do xito"
Charles Chaplin
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iii
Aos meus Pais.
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iv
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer, em especial:
Aos meus pais, Luiz e Maria Arlete, pelo amor incondicional, pelo apoio,
pela educao que me foi dada e por ajudar a tornar esse sonho uma realidade
mesmo estando to longe, amo muitos vocs;
Ao meu irmo Arthur pela amizade e pela unio apesar da distncia;
A minha namorada, Ana Elisa, pelos momentos maravilhosos que
passamos juntos, por ter sido minha inspirao e a razo de todo esse esforo,
por estar sempre ao meu lado dando fora para continuar, pela pacincia em
momentos difceis e pelo amor infinito que sentimos um pelo outro;
Aos meus Avs Darling e Celicia, pelo amor incondicional;
Dona Doralice, pela amizade e pelas guloseimas maravilhosas;
Aos amigos Marcus Vinicius e Ana Maria, pela amizade, acolhimento e
hospedagem nos fins de semana e vero;
Aos amigos Rodrigo e Ana Luiza, pela amizade;
Aos amigos do peito Thyago (Boz), lvaro (Nego Loro), Silas (Boco) e
Rodolfo (Gordo) pelos momentos de conversa na praa de madrugada, pelos
bons momentos da juventude de curtio, festas, churrascos, cervejadas e pela
amizade que, apesar da distncia, permanece forte;
Ao Prof. Dr Marcelo Silva Sthel, pela pessoa sensacional e amiga que
, pela pacincia em alguns momentos, pela total dedicao, pelas valiosas
discusses e pela colaborao na elaborao dessa Dissertao, por ser um
excelente orientador, pela confiana em mim depositada e pela orientao em
questes extracurriculares;
A Mila Vieira Rocha, pelo companheirismo, amizade e por socorrer nos
momentos de dificuldade ;
Aos amigos do Laboratrio, pela ajuda nas horas de trabalho e pelas
conversas e momentos de descontrao;
Ao tcnico Luiz, sempre oferecendo ajuda e solucionando problemas
com equipamentos;
Aos professores do LCFIS que fizeram parte de minha formao e
passaram um pouco do seu conhecimento;
-
v
Aos rgos financiadores de todos os projetos e minha bolsa, como,
FAPERJ e CNPQ.
Por fim a todos meus amigos e familiares que no foram citados, por me
apoiarem e torcerem por mim.
-
vi
SUMRIO
SUMRIO ............................................................................................................. VI
I LISTA DE FIGURAS ..........................................................................................VIII
II LISTA DE GRFICOS ....................................................................................... IX
III LISTA DE TABELAS ......................................................................................... X
IV RESUMO .......................................................................................................... XI
V ABSTRACT .......................................................................................................XII
CAPTULO 1 ........................................................................................................... 1
1.1 - INTRODUO .................................................................................................. 1
1.2 OBJETIVOS .................................................................................................... 4
CAPTULO 2 ........................................................................................................... 5
2.1 - A ATMOSFERA TERRESTRE .............................................................................. 5
2.2 POLUIO ATMOSFRICA ................................................................................ 8
2.2.1 Fontes de Poluio Atmosfrica ......................................................... 10
2.2.2 Principais Poluentes Atmosfricos Associados Emisso Veicular
Avaliados pelos rgos Ambientais. .............................................................. 11
2.3 - EFEITOS DAS EMISSES ATMOSFRICAS SOBRE O MEIO AMBIENTE .................... 15
2.3.1 - Efeito Estufa ........................................................................................ 15
2.3.2 Inverso Trmica ................................................................................ 17
2.3.3 Chuva cida ....................................................................................... 19
2.3.4 "Smog" Fotoqumico ........................................................................... 21
2.4 - EFEITOS DAS EMISSES ATMOSFRICAS SOBRE A SADE HUMANA. ................... 22
2.4.1 Consequncia dos Poluentes Atmosfricos na Sade ....................... 24
CAPTULO 3 ......................................................................................................... 28
3.1 FUNCIONAMENTO DE UMA MOTOCICLETA ........................................................ 28
3.2.1 Motor de 2 Tempos ............................................................................ 29
3.2.2 Motor de 4 Tempos ............................................................................ 30
3.2.3 Combustvel ....................................................................................... 32
3.3 PANORAMA DAS MOTOCICLETAS .................................................................... 34
3.4 PROMOT (PROGRAMA DE CONTROLE DA POLUIO DO AR POR MOTOCICLOS E
VECULOS SIMILARES) ........................................................................................... 41
-
vii
CAPTULO 4 ......................................................................................................... 44
4.1 TCNICAS FOTOTRMICAS ............................................................................ 44
4.1.1 Espectroscopia Fotoacstica .............................................................. 45
4.1.1.1 Histrico do Efeito Fotoacstico .................................................. 45
4.1.1.2 Espectroscopia Fotoacstica em Gases ...................................... 46
4.1.1.4 Sinal Fotoacstico em Amostras Monocomponentes .................. 49
4.1.2 Analisador URAS ............................................................................... 50
4.2 SENSORES ELETROQUMICOS ........................................................................ 51
CAPTULO 5 ......................................................................................................... 54
5.1 COLETA DAS AMOSTRAS ............................................................................... 54
5.2 MONTAGEM EXPERIMENTAL DO ESPECTRMETRO FOTOACSTICO EMPREGANDO
UM LASER DE CO2 ................................................................................................ 54
5.3 MEDIDAS COM URAS ................................................................................... 56
5.4 MEDIDAS COM TEMPEST 100 ..................................................................... 56
CAPTULO 6 ......................................................................................................... 58
6.1 RESULTADOS DAS MEDIDAS COM O ESPECTRMETRO FOTOACSTICO E URAS . 58
6.1.1 CALIBRAO DO ESPECTRMETRO FOTOACSTICO ......................................... 58
6.1.2 MEDIDAS DA EXAUSTO DAS MOTOCICLETAS ............................................... 60
6.2 MEDIDAS DA EMISSO DE MOTOCICLETAS MOVIDAS A GASOLINA UTILIZANDO O
TEMPEST .......................................................................................................... 62
CAPTULO 7 ......................................................................................................... 71
7 CONCLUSO ................................................................................................... 71
CAPTULO 8 ......................................................................................................... 72
8 LITERATURA CITADA ........................................................................................ 72
APNDICE A ........................................................................................................ 79
A.1 ARTIGO SUBMETIDO ..................................................................................... 79
-
viii
I LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: DIVISO DA CAMADA ATMOSFRICA .............................................................. 7
FIGURA 2: ESPECTRO DE EMISSO DO SOL E DA TERRA ............................................... 15
FIGURA 3: EFEITO ESTUFA ........................................................................................ 16
FIGURA 4: INVERSO TRMICA .................................................................................. 18
FIGURA 5: INVERSO TRMICA NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO, VISTA DA PRAIA DA BOA
VIAGEM, EM NITERI ......................................................................................... 18
FIGURA 6: FORMAO DA CHUVA CIDA ..................................................................... 19
FIGURA 7: DANOS EM ESCULTURAS CAUSADOS PELA CHUVA CIDA ............................... 20
FIGURA 8: SMOG FOTOQUMICO NA CIDADE DE SO PAULO .......................................... 21
FIGURA 9: COMPONENTES BSICOS DOS MOTORES ...................................................... 28
FIGURA 10: ILUSTRAO DO FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR 2 TEMPOS......................... 30
FIGURA 11: CICLO TERMODINMICO DE UM MOTOR A QUATRO TEMPOS .......................... 31
FIGURA 12: ILUSTRAO DO FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR 4 TEMPOS......................... 32
FIGURA 13: PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DAS TCNICAS FOTOTRMICAS. .................. 44
FIGURA 14: ESBOO DO FOTOFONE FEITO POR BELL FONTE: (BELL, 1880) .................. 45
FIGURA 15: ESQUEMA SIMPLIFICADO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS ENVOLVIDOS NA
RELAXAO DE MOLCULAS EXCITADAS. .............................................................. 47
FIGURA 16: ESQUEMA MOSTRANDO AS CINCO ETAPAS DE GERAO DO SINAL
FOTOACSTICO ................................................................................................. 48
FIGURA 17: ESQUEMA DE DETECO DO ANALISADOR URAS. ...................................... 50
FIGURA 18: ANALISADOR INFRAVERMELHO URAS ....................................................... 51
FIGURA 19: MEMBRANA HIDROFBICA ........................................................................ 52
FIGURA 20: ESQUEMA DE UM SENSOR ELETROQUMICO ................................................ 52
FIGURA 21: ANALISADOR COMERCIAL TEMPEST 100 ................................................. 53
FIGURA 22: MONTAGEM EXPERIMENTAL UTILIZADA ....................................................... 55
FIGURA 23: ESQUEMA E FOTOS DA CLULA FOTOACSTICA RESSONANTE UTILIZADA ........ 55
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ix
II LISTA DE GRFICOS
GRFICO 1: FROTA CIRCULANTE DE MOTOCICLETAS NO BRASIL DESDE 1998 .................. 35
GRFICO 2: PRODUO DE MOTOCICLETAS NO BRASIL DE 1975 A 2011 ....................... 35
GRFICO 3: FROTA DE MOTOCICLETAS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO DE 2001 A 2011
(DETRAN-RJ, 2012) ....................................................................................... 36
GRFICO 4: FROTA DE MOTOCICLETAS NA CIDADE DE CAMPOS DOS GOYTACAZES DE 2001
A 2011 (DETRAN-RJ, 2012) ........................................................................... 36
GRFICO 5: EVOLUO DE PREOS DA GASOLINA E DO LEO DIESEL BRASIL
METROPOLITANO, 1999-2009 ............................................................................ 37
GRFICO 6: TEMPOS E CUSTOS RELATIVOS ENTRE MODOS DE TRANSPORTE ................... 38
GRFICO 7: CONSUMOS E IMPACTO RELATIVOS COM USO DE NIBUS, MOTOS E AUTOS EM
CIDADES BRASILEIRAS (VALOR DO NIBUS = 1) FONTE: (ANTP, 2010) ................... 39
GRFICO 8: CUSTOS PESSOAIS E SOCIAIS, POR VIAGEM, DO USO DE MODOS DE
TRANSPORTE EM CIDADES BRASILEIRAS - JANEIRO 2009 FONTE: (ANTP, 2010) ..... 39
GRFICO 9: PERFIL DO CONSUMIDOR DE MOTOCICLETAS DOS LTIMOS ANOS ................. 41
GRFICO 10: CURVA DE RESSONNCIA PARA O GS ETILENO. ....................................... 58
GRFICO 11: CURVA DE CALIBRAO PARA O GS ETILENO. ......................................... 59
GRFICO 12: EMISSES DE CO2 ............................................................................... 61
GRFICO 13: EMISSES DE C2H4 .............................................................................. 61
GRFICO 14: EMISSES DE CO DO GRUPO A ............................................................. 62
GRFICO 15: EMISSES DE NOX DO GRUPO A ............................................................ 63
GRFICO 16: EMISSES DE SO2 DO GRUPO A ............................................................ 63
GRFICO 17: EMISSES DE CO DO GRUPO B ............................................................. 64
GRFICO 18: EMISSES DE NOX DO GRUPO B ............................................................ 64
GRFICO 19: EMISSES DE SO2 DO GRUPO B ............................................................ 65
GRFICO 20: EMISSES DE CO DO GRUPO C ............................................................. 66
GRFICO 21: EMISSES DE NOX DO GRUPO C ............................................................ 66
GRFICO 22: EMISSES DE SO2 DO GRUPO C ............................................................ 66
GRFICO 23: EMISSES DE CO DO GRUPO D ............................................................. 67
GRFICO 24: EMISSES DE NOX DO GRUPO D ............................................................ 68
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x
III LISTA DE TABELAS
TABELA 1: COMPOSIO DA CAMADA ATMOSFRICA ...................................................... 6
TABELA 2: CLASSIFICAO DAS SUBSTNCIAS POLUENTES .......................................... 10
TABELA 3: PRINCIPAIS FONTES DE POLUIO ATMOSFRICA E PRINCIPAIS POLUENTES ..... 11
TABELA 4: REAES DA CHUVA CIDA NA ATMOSFERA ................................................. 20
TABELA 5: FATORES DE EMISSO DE MOTOCICLETAS NOVAS E SIMILARES ....................... 42
TABELA 6: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS UTILIZADAS ........................................ 60
TABELA 7: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO A ..................................... 63
TABELA 8: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO B ..................................... 65
TABELA 9: ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO C ..................................... 67
TABELA 10: : ESPECIFICAES DAS MOTOCICLETAS DO GRUPO D ................................. 68
-
xi
IV RESUMO
O aumento da concentrao de gases poluentes na atmosfera terrestre
proveniente de atividades antropognicas, tais como: atividades industriais,
produo de energia, transporte e agricultura, vem causando grande
preocupao no cenrio mundial devido a problemas de sade pblica e
ambientais.
Nesse trabalho, vamos nos ater ao setor do transporte com enfoque nas
motocicletas. Na Cidade de Campos dos Goytacazes, no estado do Rio de
Janeiro, em 2001 estavam em circulao 10.518 motocicletas e, em Dezembro
de 2011, este nmero havia aumentado para 29.565, o que corresponde a um
crescimento de 281% em 10 anos. Ento, devido ao grande aumento no
nmero de motocicletas e ao seu poder de poluio, faz-se necessrio estudar
as emisses de gases poluentes provenientes da exausto dessas
motocicletas.
Neste trabalho, vamos estudar as emisses de CO, CO2, C2H4, NOx e
SO2. As amostras sero coletadas em dois modos de operao: alta e baixa
rotao (1000 e 3000 rpm). Para essas anlises, utilizamos a Espectroscopia
Fotoacstica com Laser de CO2, na deteco do gs etileno (C2H4) e sensores
eletroqumicos para a deteco de CO, CO2, NOx, SO2.
1. Exausto motocicletas 2. Poluio atmosfrica 3. Espectroscopia
fotoacstica 4. Sensores Eletroqumicos
-
xii
V ABSTRACT
The increase in the concentration of pollutant gases in the atmosphere
originated from anthropogenic activities, such as: industrial activities, energy
production, transport and agriculture, is causing great concern in the world
scenario because of the environmental and public health problems it generates.
In this work, we will hold to the transportation sector only, more
specifically motorcycles. In the City of Campos dos Goytacazes, in the state of
Rio de Janeiro, there were 10,518 motorcycles running in 2001, in December
2011, this number had increased to 29,565, which rep resents an increase of
281% in 10 years. Thus, due to the large increase in the number of motorcycles
and their power of pollution, it is necessary to study the emission of gaseous
pollutants emitted by these vehicles.
In this work, we study the emissions of CO, CO2, C2H4, SO2 and NOx.
Samples were collected in two modes of operation: high and low speed (1000
rpm and 3000) of the engine. The CO2 Laser Photoacoustic Spectroscopy was
used in the detection of ethylene (C2H4) and electrochemical sensors were
employed in the detection of CO, CO2, NOx, SO2.
-
1
CAPTULO 1
1.1 - Introduo
A atmosfera fundamental para a existncia e o desenvolvimento da
vida na Terra. Atua como reguladora de temperatura, protege contra radiao
solar e serve de escudo contra meteoritos que caem do espao. Essa camada
to importante tem sido alvo de processos de poluio que podem ser naturais
ou antropognicos.
As fontes naturais de poluio do ar so as queimadas naturais
(qualquer material derivado de plantas ou animais), erupes vulcnicas,
aerossis marinhos e emisses em reas alagadas, as quais podem ser
consideradas as mais antigas fontes de contaminao do ar. (CANADO,
BRAGA, et al., 2006)
A queima de biomassa, em ambientes externos e internos, utilizada
desde a pr-histria para produo de energia, tem sido uma das importantes
fontes antropognicas de poluio atmosfrica. A partir da Revoluo Industrial
do sculo XVIII que comeou na Inglaterra, e consistiu em um conjunto de
mudanas tecnolgicas com profundo impacto no processo produtivo em nvel
econmico e social, surgiram novas fontes de poluio do ar, devido queima
de combustveis fsseis nos motores a combusto e nas indstrias siderrgicas
e, mais recentemente, nos veculos automotivos. Estes processos no foram
acompanhados de anlises que pudessem avaliar seu impacto sobre o meio
ambiente, a toxicidade dos resduos produzidos e os provveis danos sade.
(CANADO, BRAGA, et al., 2006)
O aumento da concentrao de gases poluentes na atmosfera terrestre
provenientes dessas atividades vem causando grande preocupao no cenrio
mundial, devido a problemas de sade pblica e ambientais, tais como:
doenas cardiovasculares, pulmonares, respiratrios, cncer, depleo da
camada de oznio, fenmenos de chuva cida, smog fotoqumico e alteraes
climticas. (BAIRD, 2002)
Esses problemas esto diretamente ligados emisso de gases
poluentes na atmosfera, devido a fontes estacionrias de poluio (atividades
industriais, produo de energia) e fontes mveis de poluio (veculos
-
2
automotores, avies, motocicletas, barcos, locomotivas). Neste trabalho, vamos
nos ater ao setor do transporte com enfoque nas motocicletas.
No Brasil, a partir de 1991 e com grande intensidade depois de 1996,
passou a ocorrer um grande aumento na produo e uso de motocicletas. Em
1991, o nmero de motocicletas produzidas foi de 116.321 e em 1996,
aumentou para 288.073. Este processo foi facilitado e incentivado por
autoridades pblicas responsveis pelas leis relativas produo de veculos e
determinao de nveis de impostos da indstria. As motocicletas com motores
de dois tempos, que poluem at 8 vezes mais que um automvel, foram
permitidas, e a indstria de motocicletas passou a desfrutar de benefcios
fiscais associados necessidade de veculos que oferecessem maior
mobilidade no trnsito, como alternativa aos transportes pblicos. Hoje, no
Brasil, temos uma frota de aproximadamente 17 milhes de motocicletas.
Diante desse cenrio, as motocicletas so responsveis por uma grande
parcela das emisses de poluentes atmosfricos danosos sade humana e
do planeta. Tendo em vista o crescimento de uso desse veculo, faz-se
necessria a utilizao de tcnicas analticas apropriadas para a identificao
de gases poluentes, assim como determinar suas concentraes provenientes
da exausto de motocicletas.
Neste trabalho sero utilizadas tcnicas fototrmicas, como
Espectroscopia Fotoacstica e Analisador infravermelho URAS, e sensores
eletroqumicos para anlise dos poluentes gasosos.
A espectroscopia fotoacstica, que se baseia no efeito fotoacstico
(converso de luz em som), um importante mtodo para deteco de traos
de gases e anlise de gases multicomponentes, com alta seletividade e
sensibilidade.
O analisador infravermelho URAS detecta gases que no so
detectveis pelo espectrmetro fotoacstico e tem como caracterstica uma
rpida resposta.
Os sensores eletroqumicos so uma ferramenta muito utilizada para a
aferio de gases poluentes devido a sua rpida resposta e principalmente por
eliminar o processo de coleta da amostra. Por serem detectores portteis, as
medidas so realizadas in situ.
-
3
Os sensores eletroqumicos e URAS sero utilizados como tcnicas
complementares, possibilitando uma maior abrangncia quanto ao nmero de
gases detectados. Apesar de essas tcnicas serem menos sensveis quando
comparadas com a espectroscopia fotoacstica, elas possibilitam a medio de
alguns gases emitidos na faixa ppmV.
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4
1.2 Objetivos
Os objetivos deste trabalho so:
Estudar as emisses de gases poluentes lanados na atmosfera pelo
escapamento de motocicletas movidas gasolina na cidade de Campos dos
Goytacazes.
Calibrar o espectrmetro fotoacstico para determinar a concentrao do
gs etileno (C2H4) na exausto das motocicletas.
Utilizar o analisador URAS para deteco do gs estufa CO2.
Utilizar sensores eletroqumicos para deteco de NOx, SO2 e CO.
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5
CAPTULO 2
2.1 - A Atmosfera Terrestre
A Terra est rodeada por um manto de ar que chamamos de atmosfera.
A atmosfera, mais a energia solar e os campos magnticos, proporcionam a
ocorrncia de seres vivos em nosso Planeta. A atmosfera atinge mais de 560
quilmetros da superfcie da Terra, absorve a energia do Sol, recicla a gua e
outras substncias qumicas e tambm nos protege da radiao de alta energia
e do vcuo frio do espao, proporcionando um clima moderado. (NASA, 2010)
Uma importante caracterstica da atmosfera terrestre o fato dela ser
um ambiente oxidante, fenmeno que explica a presena de alta concentrao
de oxignio diatmico (O2). Quase todos os gases liberados no ar, sejam eles
substncias naturais ou poluentes, so totalmente oxidados e seus produtos
finais aps um longo tempo so depositados na superfcie da Terra. Desse
modo, as reaes de oxidao so vitais para a limpeza do ar. (BAIRD, 2002)
A atmosfera dividida em camadas, que esto relacionadas com
propriedades qumicas e fsicas, que influem diretamente na tendncia de
mudana de temperatura de acordo com a altura. (ROCHA, ROSA e
CARDOSO, 2009). Por ser uma distribuio gasosa, medida que nos
afastamos da superfcie do nosso planeta, a atmosfera vai se tornando cada
vez mais rarefeita, at que ela se misture naturalmente com o espao
interplanetrio. (ON, 2009)
A delimitao da Terra com o meio interplanetrio feito pela
magnetosfera, onde domina o campo magntico da Terra, nos protegendo da
maior parte da radiao e plasma do Sol, sendo constantemente bombardeado
por essas emisses. A vida na Terra se desenvolveu sob a proteo da
magnetosfera. (NASA, 2011)
A atmosfera no composta somente por gases, mas tambm material
slido disperso (poeira em suspenso, plen e micro-organismos) e uma
poro lquida dispersa, composta de gotculas resultantes da condensao
principalmente do vapor dgua, na forma de nuvens, neblinas e chuvas.
Porm, em termos de massa relativa, a maior contribuio gasosa. (ROCHA,
-
6
ROSA e CARDOSO, 2009). A tabela 1 apresenta a composio atmosfrica
com relao a sua parte gasosa.
Tabela 1: Composio da Camada Atmosfrica
Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-2.html
(Acessada em 17-02-2011)
A Figura 1 mostra as divises da camada atmosfricas, na qual a
primeira camada que se estende do nvel do mar at cerca de 16 km de altitude
conhecida como troposfera. Nela, a temperatura diminui de 17 para -52 C
aproximadamente com o aumento da altitude, resultado do calor emanado da
superfcie terrestre que se dissipa na atmosfera. (ROCHA, ROSA e
CARDOSO, 2009). Essa a parte mais densa da atmosfera, com 85 % da
massa atmosfrica. a zona na qual ocorre a maioria dos fenmenos
atmosfricos como: o clima, as nuvens, chuva cida, smog fotoqumico e
aquecimento global. (BAIRD, 2002)
Logo acima da troposfera existe uma camada de temperatura
relativamente constante, denominada tropopausa. a zona limite, ou camada
de transio entre a troposfera e a estratosfera. A tropopausa caracterizada
por pouca ou nenhuma mudana na temperatura medida que a altitude
aumenta.
A estratosfera se estende at 50 km de altura, camada na qual a
temperatura se eleva gradualmente a -3 C aproximadamente, devido
absoro de radiao ultravioleta. nessa camada atmosfrica que se localiza
a camada de oznio, que absorve e dispersa a radiao solar ultravioleta, que
altamente danosa para os seres vivos. A maior parte do ar est localizada na
Gs Porcentagem Partes por Milho
Nitrognio 78,08 780.000,0
Oxignio 20,95 209.460,0
Argnio 0,93 9.340,0
Dixido de carbono 0,0379 379,0
Nenio 0,0018 18,0
Hlio 0,00052 5,2
Metano 0,00017 1,7
Kriptnio 0,00010 1,0
xido nitroso 0,000032 0,321
Hidrognio 0,00005 0,5
Oznio 0,000007 0,07
Xennio 0,000009 0,09
-
7
troposfera e estratosfera. Logo aps, h uma camada de temperatura
constante, denominada estratopausa. (NASA, 2010)
Figura 1: Diviso da Camada Atmosfrica
Fonte: http://pedroseverinoonline.blogspot.com/2009/04/22-de-abril-dia-mundial-da-terra.html (Acessada em 17-02-2011)
A mesosfera comea logo acima da estratopausa e se estende at 85
km de altura. Nessa regio, a temperatura cai muito, em torno de -93 C,
medida que aumenta a altitude. A mesosfera possui gases rarefeitos de pouca
absoro, o que explica a queda de sua temperatura. A mesopausa separa a
mesosfera da termosfera. (NASA, 2010)
Aps a mesopausa, regio de temperatura relativamente constante, h a
termosfera, que comea logo acima da mesosfera e se estende at 600 km de
altura. Nesta e em camadas mais altas existem espcies inicas e atmicas.
Devido absoro de radiao de alta energia de comprimento de onda de
cerca de 200 nm, a temperatura chega a 1.200 C. Essa camada conhecida
como a atmosfera superior. (ROCHA, ROSA e CARDOSO, 2009)
Apenas a troposfera mantm contato direto com a crosta terrestre e com
os seres vivos. Ela proporciona o ambiente bsico para a sobrevivncia dos
organismos aerbicos, os quais utilizam oxignio livre (O2) em sua respirao.
A maioria dos estudos sobre poluio do ar se refere regio da troposfera,
pois nela que ocorrem intensa movimentao e transformao dos
mesosfera
oznio
estratosfera
termosfera
troposfera
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8
componentes gasosos e das partculas emitidas pelos oceanos e continentes,
ou seja, pelos outros dois importantes compartimentos, hidrosfera e litosfera.
(ROCHA, ROSA e CARDOSO, 2009)
2.2 Poluio Atmosfrica
A poluio atmosfrica no um processo recente e de inteira
responsabilidade do homem, tendo a prpria natureza se encarregado, durante
milhares de anos, de participar ativamente deste processo, com o lanamento
de gases e materiais particulados originrios de atividades vulcnicas e
tempestades, dentre algumas fontes naturais de poluentes. (INEA, 2008)
Contudo, os processos industriais e de gerao de energia, os veculos
automotores e as queimadas so dentre as atividades antrpicas as maiores
causas da introduo de substncias poluentes na atmosfera, muitas delas
txicas sade humana e responsveis por danos flora e aos materiais.
(MMA, 2010)
O rpido crescimento da frota veicular aumentou significativamente a
contribuio dessa fonte na degradao da qualidade do ar, principalmente nas
regies metropolitanas do pas. Os centros urbanos concentram as principais
vias de trfego e os maiores fluxos de veculos de uma regio, onde ocorrem
os grandes congestionamentos que contribuem ainda mais para o aumento da
emisso de poluentes do ar. Segundo o Inventrio de Fontes Emissoras de
Poluentes Atmosfricos da Regio Metropolitana do Rio de Janeiro, verificou-
se que as fontes mveis so responsveis por 77% do total de poluentes
emitidos para a atmosfera, enquanto as fontes fixas contribuem com 22%.
(INEA, 2008)
O Departamento Nacional de Trnsito (DENATRAN, 1980) define
poluio atmosfrica como uma mudana indesejvel, e muitas vezes
irreversvel, nas caractersticas fsicas, qumicas ou biolgicas do ar
atmosfrico, que pode afetar perniciosamente o equilbrio do sistema ecolgico
com interferncia na vida do homem, animais e vegetais; deteriorao dos
bens culturais e de lazer; inutilizao ou depreciao dos recursos naturais.
A resoluo do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) N 3
de 28/06/1990, considera poluente atmosfrico como qualquer forma de
-
9
matria ou energia com intensidade e em quantidade, concentrao, tempo ou
caractersticas em desacordo com os nveis estabelecidos, e que tornem ou
possam tornar o ar:
I imprprio nocivo ou ofensivo sade;
II - inconveniente ao bem-estar pblico;
III - danoso aos materiais, fauna e flora;
IV - prejudicial segurana, ao uso e gozo da propriedade e s
atividades normais da comunidade.
Os poluentes atmosfricos podem ser classificados como slidos,
lquidos ou gasosos, dependendo do seu estado de agregao, e so
estabelecidos dois tipos de padres de qualidade do ar: os primrios e os
secundrios.
O padro primrio se refere a concentraes de poluentes que quando
ultrapassadas podero afetar a sade da populao; isso ocorre quando um
poluente atinge o seu nvel mximo tolervel de concentrao, necessitando
assim de metas de curto e mdio prazo, aplicadas em reas de
desenvolvimento (CETESB, 2010a)
O padro secundrio diz respeito a concentraes de poluentes
atmosfricos abaixo das quais se prev o mnimo efeito adverso sobre o bem-
estar da populao, assim como o mnimo dano fauna e flora, aos materiais
e ao meio ambiente em geral, podendo ser interpretado como nveis desejados
de concentrao de poluentes, necessitando de metas a longo prazo. Esse
modelo aplicado em reas de preservao, por exemplo, parques nacionais,
reas de proteo ambiental, estncias tursticas, etc. (CETESB, 2010a)
O nvel de poluio atmosfrica medida pela quantidade de
substncias poluentes presentes no ar. A variedade das substncias que
podem ser encontradas na atmosfera muito grande, o que torna difcil a tarefa
de estabelecer uma classificao. Para facilitar esta classificao, os poluentes
so divididos em duas categorias, primrios e secundrios. (CETESB, 2010b)
Poluentes primrios so aqueles emitidos diretamente pelas fontes de
emisso, como por exemplo: CO2, CO, compostos de hidrocarbonetos (HC),
dixido de enxofre (SO2), xidos de nitrognio (NOx), material particulado (PM),
chumbo e os COVs (Compostos Orgnicos Volteis). (ONURSAL e GAUTAM,
1997), (CETESB, 2010b)
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10
Poluentes secundrios so aqueles formados na atmosfera atravs da
reao qumica (hidrlise, oxidao, ou reaes fotoqumicas) que envolvem
poluentes primrios. Os poluentes secundrios associados com veculos a
motor incluem as emisses de dixido de nitrognio (NO2), oxidantes
fotoqumicos, por exemplo, oznio, os cidos sulfrico e ntrico e seus
respectivos sais, os aerossis de sulfato e nitrato. O NO2 formado por
oxidao no ar de xido ntrico (NO), um gs poluente formado na combusto
de alta temperatura e emitido por veculos a motor. O oznio (O3), por sua vez,
formado a partir de NOx e HC reativos na presena de luz solar. O SO2 e o
NOx podem reagir com a umidade atmosfrica, oxignio e PM para formar
cido sulfrico ou ntrico ou seus sais. (ONURSAL e GAUTAM, 1997),
(CETESB, 2010b)
As substncias poluentes podem ser classificadas de acordo com a tabela abaixo. Tabela 2: Classificao das Substncias Poluentes
Compostos de Enxofre
Compostos de
Nitrognio
Compostos Orgnicos
Monxido de
Carbono
Compostos Halogenados
Material Particulado
Oznio
SO2 SO3
Compostos de
Enxofre
Reduzido:
(H2S,
Mercaptanas,
Dissulfeto de
carbono,etc)
sulfatos
NO
NO2 NH3
HNO3 nitratos
hidrocarbonetos,
alcois,
aldedos,
cetonas,
cidos orgnicos
CO HCI
HF
cloretos,
f luoretos
mistura
de
compostos
no estado
slido
ou
lquido
O3 formalde
do
acrolena
PAN,
etc.
Fonte: (CETESB, 2010b)
2.2.1 Fontes de Poluio Atmosfrica
O processo de poluio atmosfrica inicia-se na emisso dos poluentes
por fontes que tanto podem ser naturais, como os vulces, quanto produzidas
pelo homem, como os veculos automotores e as atividades industriais,
poluentes primrios. O processo tem continuidade com o transporte dos
poluentes pelas massas de ar para um receptor, que podem ser o homem, os
animais, as plantas e os materiais. Durante esse transporte, a combinao de
dois ou mais poluentes pode provocar reaes qumicas, formando os
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poluentes secundrios, como o "smog" fotoqumico. A interao entre as fontes
de poluio e a atmosfera vai definir o nvel de qualidade do ar, que determina,
por sua vez, o surgimento de efeitos adversos da poluio atmosfrica sobre os
receptores. A Tabela 3 mostra as principais fontes poluidoras e seus
respectivos poluentes. (AZUAGA, 2000)
Tabela 3: Principais fontes de poluio atmosfrica e principais poluentes
Fontes Poluentes
Fontes Estacionrias
Combusto
Material particulado, dixido de enxofre e trixido de enxofre, monxido de carbono, dixido de carbono, hidrocarbonetos e xidos de nitrognio.
Processo Industrial
Material Particulado (fumos, poeiras, nvoas), Gases: SO2, SO3, HCl, Hidrocarbonetos, mercaptans, HF, H2S, NOx
Queima de Resduos Slidos
Material particulado Gases: SO2,SO3, HCl, , NOx
Outros Hidrocarbonetos, material particulado.
Fontes Mveis
Veculos automotores, avies, motocicletas, barcos, locomotivas, etc.
Material Particulado, monxido de carbono, dixido de carbono, xidos de enxofre xidos de nitrognios, hidrocarbonetos, aldedos, cidos orgnicos.
Fontes Naturais Vulces, aerossis marinhos, liberao de hidrocarbonetos por plantas, etc.
Material particulado: poeiras Gases: SO2, H2S, CO, NO, NO2, Hidrocarbonetos.
Reaes Qumicas na Atmosfera
EX: HC + NOx (luz solar) Poluentes secundrios: O3, aldedos, cidos orgnicos, nitratos orgnicos, aerossol fotoqumico, etc.
Fonte: CETESB, 1998.
2.2.2 Principais Poluentes Atmosfricos Associados Emisso Veicular Avaliados pelos rgos Ambientais.
A interao entre as fontes de poluio e a atmosfera vai definir o nvel
de qualidade do ar, que determina por sua vez o surgimento de efeitos
adversos da poluio do ar sobre os receptores.
A medio sistemtica da qualidade do ar restrita a um nmero de
poluentes, definidos em funo de sua importncia e dos recursos disponveis
para seu acompanhamento.
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Os poluentes que servem como indicadores de qualidade do ar,
adotados universalmente e que foram escolhidos em razo da frequncia de
ocorrncia e de seus efeitos adversos, so descritos a seguir: (CETESB,
2010b)
Dixido de Enxofre (SO2)
O SO2 um gs estvel, incolor, extremamente solvel em gua, no
inflamvel, proveniente da combusto de enxofre presente em combustveis
fsseis, que so utilizados em processos de queima de leo combustvel,
refinarias de petrleo, veculos a diesel e a gasolina, indstria de papel e
celulose.
Na atmosfera, o SO2 pode ser convertido em SO3 (trixido de enxofre).
O SOx (SO2 e SO3) reage com o oxignio e a umidade do ar para formar cido
sulfuroso (H2SO3) e cido sulfrico (H2SO4), que podem ser transportados por
ventos muitas centenas de quilmetros antes de cair na terra em forma de
chuva cida. Sulfatos tambm podem ser produzidos atravs da reao destes
compostos de enxofre com metais presentes em materiais particulados.
(ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Monxido de Carbono (CO)
O CO um gs incolor e inodoro, ligeiramente mais denso que o ar, e
resulta da queima incompleta de combustveis base de carbono em veculos
motorizados (combustveis fsseis e biomassa). Tempo de residncia e
turbulncia na cmara de combusto, temperatura da chama e excesso de
oxignio afeta a formao de CO. A converso de CO em CO2 na atmosfera
lenta, leva de dois a cinco meses. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Hidrocarbonetos (HC);
Os compostos hidrocarbonetos (HC) so gases e vapores constitudos
de carbono e hidrognio, provenientes da combusto incompleta de veculos
automotores e evaporao de combustveis e produtos volteis, como o COV.
Grande parte dos HC no so diretamente prejudiciais sade, porm so
precursores do oznio troposfrico, que apresentam riscos sade e ao meio
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ambiente, exceto o metano (CH4), que no participa na formao de poluentes
secundrios. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Os hidrocarbonetos gasosos esto presentes no ar urbano como
resultado da evaporao de solventes, combustveis lquidos e outros
compostos orgnicos. Coletivamente, as substncias, incluindo
hidrocarbonetos e seus derivados, que se vaporizam facilmente, so chamadas
de compostos orgnicos volteis (BAIRD, 2002). Neste trabalho estudaremos o
COV etileno como precursor do oznio.
As emisses de HC resultante de veculos movidos a gasolina se
originam no sistema de escape, crter e evaporao nas linhas de combustvel,
tanque e carburador. Os veculos automotores emitem tambm HC txicos,
incluindo benzeno, que cancergeno e mutagnico, 1,3-butadieno, aldedos e
hidrocarbonetos aromticos policclicos (PAH). O benzeno um HC aromtico
presente na gasolina, e 85 a 90 por cento de suas emisses so provenientes
do escapamento, e o restante vem diretamente de evaporao da gasolina e
atravs de perdas na distribuio. O benzeno proveniente do escapamento tem
origem tanto na presena desse composto na gasolina quanto na combusto
parcial de outros HC aromticos presentes na gasolina, como tolueno e xileno
(ONURSAL e GAUTAM, 1997)
xidos de Nitrognio.
Os xidos de nitrognio incluem o xido ntrico (NO), dixido de
nitrognio (NO2), xido nitroso (N2O), trixido de dinitrognio (N2O3) e
pentxido de nitrognio (N2O5). Os xidos de nitrognio so produzidos por
fenmenos naturais, tais como relmpagos, erupes vulcnicas e ao de
bactrias no solo, e por fontes antropognicas, como a queima de combustveis
nos motores de combusto interna, centrais trmicas, instalaes industrial e
incineradores. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
A formao do NO em processos de combusto realizado a altas
temperaturas de chama e com excesso de ar. Em temperaturas superiores a
1.100C ocorre a dissociao do oxignio molecular, que muito estvel, em
oxignio atmico, que bastante reativo e que ataca o nitrognio molecular. O
NO formado na regio de ps-chama (depois de ocorrer a oxidao completa
do combustvel), por ser uma reao mais lenta do que o processo de
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combusto, e a sua formao extremamente dependente da temperatura,
sendo este fator mais importante do que o das concentraes de O2 e N2.
(HAYHURST e VINCE, 1980)
O termo NOx utilizado em nosso estudo para se referir ao NO e NO2,
que so os principais xidos emitidos pelos veculos. Cerca de 90% dessas
emisses so na forma de NO. O NO2 formado pelo contato do NO com o
oxignio do ar, que reage rapidamente formando dixido de nitrognio, que tem
cor marrom-avermelhado e odor pungente1. Na atmosfera, ele pode ser
envolvido em uma srie de reaes, na presena de radiao ultravioleta, que
produz smog fotoqumico reduzindo a visibilidade. Ele tambm pode reagir com
a umidade do ar para formar aerossis de cido ntrico (HNO3). Na baixa
atmosfera (troposfera), NO2 forma o oznio pela reao com COV (etileno).
(ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Oxidantes Fotoqumicos, como Oznio (O3)
A reao entre os xidos de nitrognio, oxignio e os compostos
orgnicos volteis (COV), que so liberados na queima incompleta e na
evaporao de combustveis e solventes na presena de luz solar, forma os
poluentes secundrios ou Oxidantes Fotoqumicos, sendo o principal deles o
oznio troposfrico. (CETESB, 2010b)
O oznio um gs incolor encontrado tanto na estratosfera quanto na
troposfera. Na estratosfera, ele gerado pela fotlise (dissociao de
molculas orgnicas complexas por efeito da radiao eletromagntica) e
protege a Terra dos raios ultravioleta.
O oznio troposfrico um dos principais constituintes do smog nas
reas urbanas, e veculos a motor so a principal fonte antropognicas de
emisso de seus precursores. As reaes que formam o oznio troposfrico
tambm produzem pequenas quantidades de outros compostos orgnicos e
inorgnicos, como peroxiacetilnitrato (PAN) e cido ntrico (HNO3).
Concentraes de oznio ao nvel do solo dependem da concentrao absoluta
e relativa de seus precursores e da intensidade da radiao solar, que
apresenta variaes diurnas e sazonais. Inverses trmicas aumentam as
1Penetrante; custico, amargo.
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concentraes de oznio ao nvel do solo, gerando problemas ambientais e
danos sade. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
2.3 - Efeitos das Emisses Atmosfricas sobre o Meio Ambiente
2.3.1 - Efeito Estufa
O efeito estufa pode ser divido em dois: o natural e o antrpico.
O efeito estufa natural ocorre devido s concentraes de gases do
efeito estufa na atmosfera antes do aparecimento do homem (CO2, N2O e
CH4).
A energia solar de comprimentos de onda muito curtos (entre 0,40 m e
0,75 m) ultrapassa a atmosfera terrestre sem interao com os gases
presentes nesta camada (N2, O2 e Ar). Ao atingir a superfcie terrestre, a
energia absorvida pela Terra e reemitida para a atmosfera com um
comprimento de onda mais longo (entre 4 m e 50 m (radiao infravermelho)
Figura 2). (BAIRD, 2002)
Figura 2: Espectro de Emisso do Sol e da Terra
Fonte: http://www.learner.org/courses/envsci/visual/visual.php?shortname=elec tromagnetic_spectrum (Acessada em 18-02-2011)
Comprimento de Onda () m
Flu
xo
Ra
dia
tiv
o (W
/m2/
m)
Sol
Terra
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As molculas de gases do efeito estufa, presentes nesta camada,
absorvem essa radiao e a reemitem de forma aleatria. Uma parte dessa
radiao retorna superfcie na forma de calor e consequentemente provoca
aquecimento adicional da superfcie e do ar (Figura 3), e outra parte retorna ao
espao. Essa interao permite que a temperatura mdia da atmosfera
terrestre seja de 15 C. Caso no houvesse esses gases na atmosfera, a
temperatura mdia da Terra seria 33 C menor, ou seja -18 C, o que
inviabilizaria a vida atualmente existente. (BAIRD, 2002)
Figura 3: Efeito Estufa
Fonte: http:// Fonte: http://www.cidadeverde.com/alcide/alcide_txt. php?id=21088(Acessada em 17-02-2011)
O dixido de carbono (CO2) o gs de efeito estufa antrpico mais
importante, seguido pelo metano (CH4) e xido nitroso (N2O). As concentraes
atmosfricas globais desses gases aumentaram de um valor pr-industrial de:
CO2 cerca de 280 ppm para 379 ppm, o CH4 de 715 ppb para 1774 ppb e o
N2O de 270 ppb para 321 ppb. Esses valores so com relao ao ano de 2005.
(IPCC, 2007)
Essas concentraes aumentaram em consequncia das atividades
humanas desde a Revoluo Industrial (1750) e agora ultrapassam
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consideravelmente os valores pr-industriais. O aumento global das
concentraes desses gases se deve, no caso do CO2, principalmente ao uso
de combustveis fsseis; o do CH4, a agricultura e tambm o uso de
combustveis fsseis, enquanto o de N2O tem como principal causa a
agricultura. (IPCC, 2007)
Esse aumento contnuo de gases na atmosfera trouxe como
consequncia uma maior interao com a radiao infravermelha emitida pela
Terra, e consequentemente o aumento da temperatura do ar atmosfrico. Esse
aumento o que se denomina de Aquecimento Global, que tem reflexos nas
mudanas climticas, tais como distribuio irregular das chuvas, aumento ou
diminuio de temperaturas da atmosfera, elevao do nvel do mar, entre
outros.
2.3.2 Inverso Trmica
Normalmente, o ar prximo superfcie do solo est em constante
movimento vertical, devido s correntes de conveco. A radiao solar aquece
a superfcie do solo e este, por sua vez, aquece o ar que o circunda; este ar
quente menos denso que o ar frio, desse modo, o mesmo sobe (movimento
vertical ascendente) e o ar frio, mais denso, desce (movimento vertical
descendente). O ar frio, ao tocar a superfcie do solo, recebe calor do mesmo,
esquenta, fica menos denso, ento sobe, dando lugar a um novo movimento
descendente de ar frio, e o ciclo se repete. Ento, tem se ar quente numa
camada prxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar ainda
mais frio em camadas mais altas, que esto em constantes trocas por
correntes de conveco, como mostra o esquema da Figura 4. Essa situao
normal do ar colabora com a disperso da poluio local. (TORRES e
MARTINS, 2005)
A inverso trmica altera a forma como essas camadas de ar
atmosfrico esto dispostas. Geralmente no inverno, pode ocorrer um rpido
resfriamento do solo ou um rpido aquecimento das camadas atmosfricas
superiores. Quando isso ocorre, o ar quente fica por cima da camada de ar frio,
passando a funcionar como um bloqueio, no permitindo os movimentos
verticais de conveco.
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Figura 4: Inverso Trmica
Fonte http://blogooba.blogspot.com/ (acessada em 07-01-2012)
O ar frio prximo ao solo no sobe, porque o mais denso, e o ar
quente que est por cima no desce, porque o menos denso. Acontecendo
isso, as fumaas e os gases produzidos pelas chamins e pelos veculos no
se dispersam pelas correntes verticais.A cidade fica envolta numa neblina e
consequentemente a concentrao de substncias txicas aumenta muito. O
fenmeno comum no inverno de cidades como So Paulo e Rio de Janeiro,
como mostra a Figura 5. Sendo altamente prejudicial sade. (TORRES e
MARTINS, 2005)
Figura 5: Inverso Trmica na cidade do Rio de Janeiro, vista da praia da Boa Viagem, em Niteri
Fonte: http://oglobo.globo.com/fotos/2009/05/06/default.asp?p=3 (acessada em 14-02-2011)
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19
2.3.3 Chuva cida
Este termo genrico abrange vrios fenmenos, como a neblina cida e
a neve cida, todos relacionados a precipitaes substanciais de cido.
(BAIRD, 2002)
A chuva cida, no sentido mais amplo, pode ser traduzida como uma
devoluo da poluio que o homem cria sobre a superfcie terrestre. Em longo
prazo, seus efeitos constituem um importante indicador das condies de
degradao do meio ambiente e est, portanto, ligada qualidade do ar sobre
as reas fortemente urbanizadas. Na Figura 6 temos um esquema de como
ocorre a formao da chuva cida. (JESUS, 1996)
Figura 6: Formao da Chuva cida
Fonte: http://verdefato.blogspot.com/2009/04/mudanca-licenciamento-termeletrica.html (acessada em 14-03-2011)
As gotas de gua das chuvas vm misturadas com gua oxigenada e
cidos sulfrico, ntrico, actico, e frmico, alm do sulfato e nitrato de amnia
(essas reaes podem ser observadas na Tabela 4). Portanto, esse tipo de
precipitao pluviomtrica resultante da produo e emisses de gases,
como dixido de enxofre e xidos de nitrognio, que so lanados na baixa
atmosfera pelas aes antrpicas e sofrem as reaes mais variadas em
contato com a gua. O cido que cai das nuvens sobre qualquer regio do
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20
planeta responsvel pela destruio de metais, dos monumentos pblicos,
mortes de plantas e tambm afeta a sade humana (JESUS, 1996)
Tabela 4: Reaes da chuva cida na atmosfera
xidos de Enxofre xidos de Nitrognio
S + O2 ----------> SO2 N2 + O2 ----------> 2NO SO2 + H2O ----------> H2SO3 2NO + O2 ----------> 2NO2
H2SO3 + O2 ----------> H2SO4 2NO2 + H2O ----------> HNO2 + HNO3
2SO2 + O2 ----------> 2SO3 HNO2 + NH3 ----------> NH4NO2 SO3 + H2O ----------> H2SO4 HNO3 + NH3 ----------> NH4NO3
H2SO4 + 2NH3 ----------> (NH4)2SO4 2HNO2 + CaCO3 ----------> Ca(NO2)2 + H2O + CO2
H2SO4 + CaCO3 ----------> CaSO4 + H2O + CO2 2HNO3 + CaCO3 ----------> Ca(NO3)2 + H2O + CO2
Fonte: (COOPER JR., DEMO e AL, 1976)
Dos cidos, citados os mais importantes e mais participativos na chuva
cida so o cido sulfrico (H2SO4) e o cido ntrico (HNO3). A chuva cida
precipita-se segundo a direo do vento em um local distante da fonte dos
poluentes primrios que so: dixido de enxofre (SO2) e xidos de nitrognio
(NOx). Os cidos so gerados durante o transporte de massa de ar que contm
os poluentes. Sendo assim, a chuva cida um problema de poluio que no
respeita fronteiras nacionais, em razo do deslocamento de longa distncia que
sofrem com frequncia os poluentes atmosfricos. A Figura 7 mostra o dano
que a chuva cida causa aos materiais. (BAIRD, 2002)
Figura 7: Danos em esculturas causados pela Chuva cida
Fonte: http://amanatureza.com/conteudo/artigos/chuva-acida (acessada em 14-03-2011)
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21
2.3.4 "Smog" Fotoqumico
A palavra "smog" vem da contrao das palavras inglesas "smoke",
fumaa e "fog", neblina. a mistura de nvoa (gotculas de vapor dgua) com
partculas de fumaa, formado quando o grau de umidade na atmosfera
elevado e o ar est praticamente parado. (EPA, 2011)
O smog fotoqumico um dos exemplos de poluio mais conhecido,
que ocorre em muitas cidades do mundo. Ele apresenta com frequncia um
odor desagradvel devido a alguns de seus componentes; possui tonalidade
amarela-amarronzada que se deve presena no ar de pequenas gotas de
gua com produtos derivados de reaes qumicas entre os poluentes. Os
reagentes originais que produzem o smog (xido ntrico e o etileno) so
provenientes da queima incompleta dos motores de combusto interna, que
poluem mais o ar do que qualquer outra atividade humana. Como resultados
dessas reaes tm-se os principais oxidantes fotoqumicos que so: o oznio
troposfrico, o cido ntrico e uma srie de compostos orgnicos. A Figura 8
mostra um exemplo de smog fotoqumico na cidade de So Paulo. (BAIRD,
2002)
Figura 8: Smog Fotoqumico na cidade de So Paulo
Fontes: http://www.flickr.com/photos/thomashobbs/96375769/in/photostream/ e http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=141928 (acessadas em 14-
03-2011)
Dentre os poluentes secundrios citados acima, o mais importante e
encontrado em maior quantidade o oznio (O3) troposfrico, que um
constituinte indesejvel do ar presente em concentraes apreciveis a baixas
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22
altitudes, e o maior responsvel pelo smog. produzido como resultado das
reaes entre poluentes induzidas pela luz. O smog fotoqumico , s vezes,
caracterizado como uma camada de oznio no lugar errado, fazendo uma
comparao ao oznio estratosfrico, que protege a Terra dos raios
ultravioletas. O processo de formao do smog abrange centenas de reaes
diferentes, envolvendo um nmero indeterminado de substncias qumicas,
que ocorrem simultaneamente; de fato, as atmosferas urbanas tm sido
definidas como reatores qumicos gigantescos. (BAIRD, 2002)
A reao acima mostra a formao do smog, em que os COVs mais
reativos no ar urbano so os hidrocarbonetos que contm uma ligao dupla,
C=C, dado que eles podem adicionar-se aos radicais livres. Os radicais so
estruturas com valncias livres (eltrons livres), ou seja, contm nmero mpar
de eltrons em sua ltima camada eletrnica. Este desemparelhamento de
eltrons da ltima camada confere alta reatividade a esses tomos ou
molculas. Essas reaes so estimuladas pela luz solar e pela temperatura,
de modo que picos de concentrao de O3 ocorrem durante os dias quentes e
ensolarados. (BAIRD, 2002), (FERREIRA e MATSUBARA, 1997)
Em virtude de poluentes primrios e secundrios serem transportados a
longas distncias pelas correntes de ar, muitas reas que produzem apenas
emisses espordicas encontram-se sujeitas a casos regulares de alto nvel de
oznio troposfrico e a outros oxidantes do smog. (BAIRD, 2002)
2.4 - Efeitos das Emisses Atmosfricas sobre a Sade Humana.
A poluio do ar tem sido, desde a primeira metade do sculo XX, um
grave problema nos centros urbanos industrializados, com a presena cada vez
maior dos automveis que vieram a somar com as indstrias como fontes
poluidoras. As principais fontes poluidoras, que so os veculos automotivos e
as indstrias, esto presentes em todos os grandes centros urbanos (BRAGA,
PEREIRA e SALDIVA, 2000)
O primeiro episdio de poluio ocorreu em 1930, no vale de Meuse,
Blgica, entre as cidades de Huy e Lige, uma regio com grande
-
23
concentrao de indstrias (siderrgicas, metalrgicas, centrais de produo
de energia eltrica e suas minas de carvo, indstrias de cermica e vidro que
utilizavam fornos a carvo, indstrias de cimento, indstrias de transformao
qumica de minerais, carvoaria, fbrica de plvora, fbrica de cido sulfrico e
uma fbrica de adubos), distribudas em uma faixa de aproximadamente vinte
quilmetros de comprimento. Nos cinco primeiros dias do ms de dezembro,
condies meteorolgicas desfavorveis, como a ausncia de ventos impediu a
disperso dos poluentes, que permaneceram estacionados sobre a regio.
Imediatamente foi registrado um aumento do nmero de doenas respiratrias
e um excesso de mortes (60 mortes) at dois dias aps o incio do episdio.
(BRAGA, PEREIRA e SALDIVA, 2000)
Aps este ocorreram os desastres de Donora, na Pensilvnia, em 1948,
com 20 mortes, e de Londres, em 1952, que teve um aumento de 4000 mortes
em relao mdia de bitos em perodos semelhantes. (BRAGA, PEREIRA e
SALDIVA, 2000)
Esses desastres e outros de menor impacto fizeram como que os
governos comeassem a se preocupar com a qualidade do ar e fizessem
investimentos em estudos sobre o impacto da poluio atmosfrica. Os pases
desenvolvidos criaram rgos ambientais para estabelecerem normas e
padres sobre a poluio do ar e a sade, desenvolvendo medidas para
monitoramento e controle dos principais poluentes do ar.
Os poluentes emitidos pelos veculos a motor tm uma srie de efeitos
adversos na sade humana. A inalao a principal via de exposio aos
poluentes atmosfricos provenientes de emisses veiculares. Exposio por
inalao afeta diretamente o sistema respiratrio, nervoso e cardiovascular dos
seres humanos, resultando no comprometimento da funo pulmonar, doena
e at morte. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
A convivncia dos seres vivos, em especial a do homem, com a poluio
do ar tem trazido consequncias srias para a sade. Os efeitos dessa
exposio tm sido marcantes e plurais quanto abrangncia. Em pases
desenvolvidos e em desenvolvimento, crianas, adultos e idosos, previamente
doentes ou no, sofreram e ainda sofrem seus malefcios.
Estudos observacionais tm procurado mostrar, com resultados cada
vez mais significativos, efeitos de morbidade (taxa de portadores de
-
24
determinada doena em relao populao total estudada) e mortalidade
associados aos poluentes do ar. No entanto, para se avaliar a plausibilidade
biolgica destes achados, tem sido necessria a realizao de estudos de
interveno e experimentais. (BRAGA, PEREIRA e SALDIVA, 2000)
Estudos mostraram que podemos encontrar efeitos graves sobre a
sade, mesmo quando os poluentes se encontram dentro dos padres de
segurana. Estudos realizados em diversos centros urbanos mostram que:
as concentraes de poluentes atmosfricos encontradas em grandes
cidades acarretam afeces agudas e crnicas no trato respiratrio, mesmo em
concentraes abaixo do padro de qualidade do ar. A maior incidncia de
patologias, tais como asma e bronquite, est associada com as variaes das
concentraes de vrios poluentes atmosfricos;
a mortalidade por patologias do sistema respiratrio apresenta uma forte
associao com a poluio atmosfrica ;
as populaes mais vulnerveis so as crianas, idosos e aquelas que
apresentam doenas respiratrias;
sinais, cada vez mais evidentes, mostram ser os padres de qualidade
do ar inadequados para a proteo da populao mais susceptvel poluio
atmosfrica. Vrios estudos demonstraram a ocorrncia de efeitos mrbidos
em concentraes abaixo dos padres de qualidade do ar;
estudos experimentais e toxicolgicos tm dado sustentao aos
resultados encontrados em estudos epidemiolgicos. (BRAGA, PEREIRA e
SALDIVA, 2000)
2.4.1 Consequncia dos Poluentes Atmosfricos na Sade
Monxido de Carbono (CO)
O CO um gs que possui uma afinidade cerca de 210 vezes maior
com a hemoglobina (Hb) quando comparado com o oxignio. Quando o CO
entra na circulao sangunea, ele se junta com a Hb formando a
carboxihemoglobina (COHb) e diminuindo assim a capacidade de oxigenao
dos tecidos pelo sangue. Pode provocar tonturas, dor de cabea, sono,
reduo de reflexos, irritao nos olhos, reduo da capacidade de trabalho,
reduo de destreza manual e dificuldade em realizar tarefas complexas,
-
25
chegando a casos extremos. Dependendo do tempo de exposio e
concentrao, resulta em morte. (ONURSAL e GAUTAM, 1997), (AZUAGA,
2000)
A ameaa sade devido exposio ao CO mais sria para aqueles
indivduos que j sofrem de doenas cardiovasculares e mulheres grvidas,
cujas crianas nascem abaixo do peso e tm o desenvolvimento retardado no
ps-natal. (AZUAGA, 2000)
Uma exposio a concentraes de 45 mg/m3 de CO por mais de duas
horas afeta negativamente a capacidade de uma pessoa para tomar decises.
Duas a quatro horas de exposio a 200 mg/m3 aumenta o nvel de COHb no
sangue de 10 a 30 por cento e aumenta a possibilidade de dores de cabea.
Exposio a 1000 mg/m3 de CO aumenta o nvel de COHb no sangue em mais
de 30 por cento e causa um rpido aumento na taxa de pulso levando ao coma
e convulses. Uma a duas horas de exposio em 1830 mg/m3 resulta em 40
por cento COHb no sangue, o que pode causar a morte. (ONURSAL e
GAUTAM, 1997)
Dixido de Nitrognio (NO2)
um gs altamente txico e irritante, que absorvido pela mucosa do
trato respiratrio. Quando em contato com o organismo, aumenta
sensivelmente a susceptibilidade do organismo contaminao por bactrias e
vrus, podendo provocar irritao, infeco respiratria, constrio (diminuio
do calibre) das vias respiratrias com piora da funo pulmonar, diminuio da
resistncia orgnica e participao no desenvolvimento de enfisema pulmonar.
(AZUAGA, 2000), (ONURSAL e GAUTAM, 1997),
A exposio em curto prazo do NO2 tem sido associada a uma ampla
gama de doenas do sistema respiratrio inferior em crianas (tosse, coriza e
dor de garganta so os mais comuns), bem como aumento da sensibilidade
poeira urbana e plen. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Os efeitos na sade dos profissionais expostos ao NO2 so: inflamao
da mucosa da rvore traqueobrnquica a broncopneumonia, bronquite e
edema pulmonar agudo. cido ntrico e nitroso ou seus sais esto presentes no
sangue e na urina aps a exposio ao NO2. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
-
26
Pessoas predispostas, por causa da idade, da hereditariedade ou que j
sofram de doenas respiratrias so mais sensveis s exposies de NO2.
Alm de irritar as mucosas, provoca uma espcie de enfisema pulmonar, pois o
NO2 pode se transformar em nitrosaminas (composto qumico cancergeno)
nos pulmes. O NO2, devido sua baixa solubilidade, capaz de penetrar
profundamente no sistema respiratrio. (AZUAGA, 2000)
Dixido de Enxofre (SO2)
um gs irritante que absorvido no nariz e na superfcie aquosa do
trato respiratrio superior e pode provocar tosse, sensao de falta de ar,
respirao ofegante, rinofaringites, diminuio da resistncia orgnica s
infeces, bronquite crnica e enfisema pulmonar. Est associado com o
aumento do risco de mortalidade, e exposies prolongadas a baixas
concentraes de SO2 tm sido associadas ao aumento de morbidade
cardiovascular em pessoas idosas. A exposio a altas concentraes de SO2
agrava as doenas respiratrias e cardiovasculares preexistentes. Estudos
epidemiolgicos e clnicos mostram que certas pessoas so mais sensveis ao
SO2 que outras. (AZUAGA, 2000), (ONURSAL e GAUTAM, 1997),
Algumas das emisses de SO2 a partir de fontes mveis ou fixas so
transformadas na atmosfera em aerossis de sulfato, que tambm esto
associados mortalidade e morbidade. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
A Organizao Mundial da Sade (OMS) determinou que os efeitos de
24 horas da exposio humana ao SO2 incluem mortalidade em ambientes com
concentraes acima de 500 g/m3, e a morbidade respiratria aguda
aumentou em ambientes com concentraes acima de 250 g/m3. Exposio
anual de SO2 provoca aumento de sintomas respiratrios ou doena em
ambientes com concentraes superiores a 100 g/m3. Estudos mostram,
entretanto, que os efeitos adversos de SO2 foram observados em baixas
concentraes. (ONURSAL e GAUTAM, 1997)
Oznio (O3)
Os efeitos mais comuns da exposio do ser humano ao oznio so
irritaes nos olhos e vias respiratrias bem como o agravamento de doenas
-
27
respiratrias preexistentes, como a asma. Doenas e reaes alrgicas tais
como rinite, otite, amidalite, sinusite, bronquite e pneumonia podem ser
causadas pela presena de uma maior concentrao de oznio. Sabe-se
tambm que a exposio repetida ao oznio pode tornar as pessoas mais
suscetveis a infeces respiratrias e inflamao nos pulmes. Com a
inalao do oznio, os clios das vias areas, que removem as impurezas, so
os primeiros a serem destitudos. Ento, a capacidade da pessoa se defender
dos microrganismos cai, propiciando o aparecimento das enfermidades.
Mesmo adultos e crianas saudveis esto sujeitos aos efeitos danosos
causados pelo oznio se expostos a nveis elevados durante a prtica de
exerccios fsicos. (CRUZ e ANTUNES, 2005), (EBI e MCGREGOR, 2008)
-
28
CAPTULO 3
3.1 Funcionamento de uma Motocicleta
A histria da motocicleta comea com a inveno da bicicleta, que em
1790 tem o seu primeiro prottipo. Em 1885, Daimler cria a primeira
motocicleta, a Einspur, em 1894 na Alemanha surge a primeira fbrica. Em
1910 j existiam 394 empresas do ramo no mundo. No Brasil, a motocicleta
chega no incio do sculo XX, e em 1951 tem-se a primeira motocicleta
produzida em territrio nacional. (MACIEIRA, 2009)
O princpio de funcionamento de uma motocicleta consiste em
transformar energia qumica de substncias combustveis, como a gasolina, em
movimento atravs de um motor, que nesse caso um motor de combusto
interna.
Esses motores provocam uma rpida combusto e utilizam a energia
liberada nesse processo, direcionando-a at um eixo propulsor, para gerar
movimento. (RIBARIC, 2001)
Os motores de motocicletas podem ser divididos em motores de 2
tempos e motores de 4 tempos. A Figura 9 mostra os componentes bsicos
desses motores.
Figura 9: Componentes bsicos dos motores
-
29
3.2.1 Motor de 2 Tempos
Os motores de 2 tempos se caracterizam por apresentar um tempo de
trabalho em cada volta do virabrequim. O ciclo completado em uma volta do
virabrequim ou em 2 cursos do mbolo, de onde vem a denominao de 2
tempos. Esse tipo de motor j foi muito utilizado em motocicletas, devido
simplicidade de sua estrutura, baixo custo e com um bom desempenho. Porm,
hoje em dia, ele no esta sendo mais utilizado com essa finalidade, pois ele
altamente poluente, possui problemas com lubrificao, baixo rendimento
trmico e escape de combustvel no queimado. (RIBARIC, 2001)
O motor de dois tempos recebe esse nome porque o processo de
combusto ocorre em duas etapas que so: admisso/compresso e
escape/exausto.
Primeiro Tempo: Admitindo que o motor j esteja em funcionamento, o
pisto sobe comprimindo a mistura (combustvel + ar) no cilindro e ao mesmo
tempo a janela de admisso, que fica abaixo do pisto, se abre, liberando a
mistura para dentro do crter. Aproximando-se do ponto morto alto, acontece a
ignio (devido centelha produzida pela vela) e a combusto da mistura.
Segundo Tempo: Nesse tempo, os gases da combusto se expandem,
fazendo o pisto descer, comprimindo a mistura no crter. Aproximando-se do
ponto morto inferior, o pisto abre a janela de exausto, permitindo a sada dos
gases queimados, e comprime a mistura no crter, fazendo com que essa suba
para cmara de combusto, e assim vai se repetindo ciclo aps ciclo.
O alto poder de poluio desse tipo de motor se deve ao seu sistema de
lubrificao. A utilizao do crter como receptor de combustvel impede que
ele seja utilizado como reservatrio de leo lubrificante, ento a lubrificao
acontece misturando leo com o combustvel. Parte deste leo acaba sendo
queimado na combusto, liberando uma fumaa branca, que caracterstica
dos motores 2 tempo.
-
30
Figura 10: Ilustrao do funcionamento de um motor 2 tempos
Fonte: http://www.motosblog.com.br/2010/09/29/comportamento-dos-motores-parte-2-tipos-de-ciclo/ (acessada em 02-03-2011)
3.2.2 Motor de 4 Tempos
Nesse tipo de motor, o ciclo mecnico completado em duas voltas do
virabrequim ou em quatros cursos do mbolo, de onde vem a denominao de
quatro tempos. Os motores de 4 tempos so extremamente mais complexos
quando comparados com os de 2 tempos. A lubrificao ocorre atravs de uma
bomba de leo, onde o leo lubrificante reutilizado a cada curso do pisto;
possui menor nmero de rotaes, reduzindo o consumo; possui tambm baixa
taxa de poluio, maior rendimento e uma faixa de durabilidade bastante alta.
Devidos a esses motivos so os mais utilizados atualmente. (RIBARIC, 2001)
O motor de 4 tempos recebe este nome porque o processo de
combusto ocorre em 4 etapas, que so: admisso, compresso, exploso e
escape.
Primeiro Tempo (admisso): medida que o pisto se move do PMS
(Ponto Morto Superior), ou seja, a posio mais elevada de seu curso, para o
PMI (Ponto Morto Inferior), ou posio mais baixa de seu curso, a vlvula de
admisso se abre e a mistura de ar e combustvel vaporizada para dentro da
cmara de combusto por aspirao (produzida pela descida do pisto). O
-
31
Virabrequim efetua meia volta durante esse tempo. Nesta etapa o enquanto
volume do gs aumenta, a presso fica praticamente constante, ocorrendo uma
transformao isobrica como pode ser observado no trecho (A -> B) da Figura
11.
Figura 11: Ciclo termodinmico de um motor a quatro tempos
Segundo Tempo (compresso): A seguir, a vlvula de admisso se
fecha. medida que o pisto se desloca para o PMS, a mistura ar/combustvel
comprimida. O Virabrequim realiza outra meia-volta, executando a primeira
volta completa (360). Nesta etapa enquanto o volume diminui, a presso e a
temperatura aumentam. Como o processo muito rpido, no h trocas de
calor com o ambiente, ocorrendo uma transformao adiabtica no trecho (B ->
C) como pode ser observado na Figura 11.
Terceiro Tempo (combusto): Pouco antes de o pisto atingir o PMS,
o sistema de ignio transmite corrente eltrica vela, produzindo uma fasca
entre os eletrodos dela, no exato momento em que o pisto completa seu curso
ao PMS. Exatamente pela combinao da compresso da mistura e da fasca
produzida, ocorre uma exploso dentro da cmara, que produz energia e
gases. A energia produzida pelo processo empurra (na forma de expanso dos
-
32
gases) o pisto para baixo at o PMI. O Virabrequim efetua outra meia volta
(540). Nesta etapa o volume do gs fica praticamente constante, e ocorre um
grande aumento da temperatura e da presso (transformao isomtrica trecho
C -> D); enquanto o volume aumenta, a presso e a temperatura diminuem
(transformao adiabtica D -> E) como mostra a Figura 11.
Quarto Tempo (escape): Depois da queima da mistura e da expanso
dos gases, a vlvula de escape se abre. Os gases formados durante o
processo so expulsos para fora do cilindro pelo movimento do pisto do PMI
para o PMS. O Virabrequim efetua outra meia volta, completando 720 desde o
incio do processo. Nesta etapa o volume permanece o mesmo e a presso
diminui (transformao isomtrica no trecho E -> B); enquanto o volume diminui
a presso fica praticamente constante (transformao isobrica no trecho B -
>A) como pode ser observado na Figura 11.
Figura 12: Ilustrao do funcionamento de um motor 4 tempos
Fonte: http://www.mecanica.ufrgs.br/mmotor/otto.htm (acessada em 02-03-2011)
3.2.3 Combustvel
Combustveis so toda e qualquer substncia que reage com o oxignio
produzindo calor. Eles geralmente so compostos por carbono, hidrognio,
enxofre, nitrognio, oxignio, umidade e alguns metais, como sdio, potssio e
alumnio em pequenas propores. Dentre eles, destacam-se o carbono e o
-
33
hidrognio, que so os elementos que liberam calor durante a sua queima.
(GARCIA, 2002)
As motocicletas utilizam a gasolina para realizar a combusto, e assim
gerar movimento. A gasolina o combustvel mais consumido em todo o
mundo, importante derivado do petrleo e um combustvel no renovvel
constitudo primordialmente por hidrocarbonetos leves, que contm de 4 a 12
carbonos. Sua faixa de destilao varia de 30oC a 220oC presso
atmosfrica. (CPS, 2001)
A combusto uma reao qumica bastante rpida, caracterizada como
uma reao exotrmica por liberar uma grande quantidade de calor oriunda da
energia qumica do combustvel utilizado, com a produo de luz e
desprendimento de gases de exausto, dentre os quais se destacam o dixido
e o monxido de carbono, gua, particulados e xidos de nitrognio. (GARCIA,
2002)
Para analisar a reao de combusto da gasolina, podemos com
algumas aproximaes, representar sua frmula molecular como C8H17.
Supondo que o ar seja composto por 21% de O2 e 79% de N2, a reao de
combusto completa da gasolina pode ser descrita pela reao:
Isso considerando que a queima seja completa, porm na realidade o
que ocorre uma queima incompleta do combustvel, fazendo com que outros
poluentes sejam liberados aps a combusto. (MILHOR, 2002)
A combusto uma reao de uma substncia combustvel (gasolina)
com o oxignio (O2) (comburente) presente na atmosfera, com liberao de
energia. Essa combusto pode ser completa ou incompleta. (USP, 2011)
A combusto completa de qualquer combustvel orgnico (que possui
tomos de carbono) leva formao de dixido de carbono (CO2) e gua
(H2O). A falta de oxignio durante a combusto leva chamada combusto
incompleta, que produz monxido de carbono (CO). O CO tem um oxignio a
menos que o CO2, o que caracteriza a deficincia de oxignio, ou a ineficincia
da reao. (USP, 2011)
No motor de uma motocicleta o que temos uma porcentagem maior do
combustvel sofrendo combusto completa e o restante incompleta, que libera
-
34
alm do CO tambm hidrocarbonetos como o etileno (C2H4), que precursor
do smog fotoqumico. Temos tambm a emisso do dixido de enxofre (SO2),
proveniente da oxidao do enxofre, que uma impureza da gasolina. (USP,
2011)
3.3 Panorama das Motocicletas
At 1960, no existia mercado para motocicletas no Brasil. As
motocicletas no foram economicamente relevantes at os anos 1990, quando
comearam os processos de liberalizao econmica e privatizao. Algumas
motocicletas eram fabricadas no pas e outras eram importadas dos EUA ou do
Japo. Elas eram usadas principalmente pelas pessoas de renda mais alta, por
motivo de lazer. O mercado delas s comeou a aparecer a partir de 1991 e
com grande intensidade depois de 1996, quando passou a ocorrer um grande
aumento na produo e uso de motocicletas no pas. As motocicletas de dois
tempos (altamente poluidoras) foram permitidas e a indstria passou a
desfrutar de benefcios fiscais. (VASCONCELLOS, 2008)
Com o processo de liberalizao econmica que foi iniciado em 1994
com o Plano Real, associado a intensos processos de mudana em escala
global, o Brasil passou a conviver com foras poderosas de
desregulamentao e privatizao que afetaram profundamente o pas e a
forma de distribuio dos seus recursos. Na rea do transporte pblico,
operadores ilegais com veculos inadequados espalharam-se a uma velocidade
extraordinria, ameaando a sobrevivncia do sistema regulado de transporte
pblico. Na rea do trnsito, polticas federais apoiaram a massificao do uso
de uma nova tecnologia, a motocicleta, que passou a ser intensamente
utilizada na entrega de documentos e pequenas mercadorias nas grandes
cidades, principalmente nas mais congestionadas como So Paulo e Rio de
Janeiro (VASCONCELLOS, 2008).
No Brasil a frota circulante de motocicletas passou de 2.792.824 em
1998, para 18.248.813 em Dezembro de 2011, como pode ser observado no
Grfico 1 (ABRACICLO, 2010-b)
-
35
Grfico 1: Frota circulante de motocicletas no Brasil desde 1998
(ABRACICLO, 2010-b)
Em 1990, o Brasil tinha 20,6 milhes de veculos e apenas 1,5 milhes
de motocicletas. Em 2011 a frota circulante de motocicletas cresceu
aproximadamente 12 vezes com relao ao ano de 1990, enquanto a frota
circulante de veculos cresceu 2 vezes no mesmo perodo.(39.832.919 de
veculos circulando em dezembro de 2011).
O Grfico 2 mostra a evoluo da produo anual de motocicletas no
Brasil desde o seu incio em 1975, que so os primeiros registros.
Grfico 2: Produo de Motocicletas no Brasil de 1975 a 2011
Fonte: (ABRACICLO, 2010-a)
0
5.000.000
10.000.000
15.000.000
20.000.000
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Frota Circulante no Brasil
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
20
05
20
07
20
09
20
11
Produo de motos
-
36
No Estado do Rio de Janeiro, o nmero de motocicletas aumentou de
219.387 em 2001 para 693.990 em Dezembro de 2011, como pode ser
observado no Grfico 3. E na cidade de Campos dos Goytacazes, onde este
trabalho ser realizado, a frota passou de 10.518 em 2001 para 29.565 em
Dezembro de 2011, como ilustrado no Grfico 4.
Grfico 3: Frota de Motocicletas no Estado do Rio de Janeiro de 2001 a 2011 (DETRAN-RJ, 2012)
Grfico 4: Frota de Motocicletas na cidade de Campos dos Goytacazes de 2001 a 2011 (DETRAN-RJ, 2012)
Alm dos favorecimentos fiscais, o baixo custo de aquisio de uma
motocicleta frente ao automvel a torna acessvel a pessoas de baixa renda.
No Brasil, uma motocicleta nova de 125 cilindradas2 (cc), o modelo mais
2 O termo cilindrada vem de cilindro e originalmente conhecido como o volume de deslocamento do
motor, isto , a capacidade em volume da cmara de um pisto dado em cm3.
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
FROTA 219.387 246.161 270.792 299.280 330.224 369.953 434.153 511.718 565.992 627.346 693.990
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
Frota do Estado do Rio de Janeiro
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
FROTA 10.518 11.751 12.823 13.759 14.689 16.347 18.869 21.937 24.014 26.747 29.565
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
Frota de Campos dos Goytacazes
-
37
popular, pode ser adquirida por aproximadamente US$ 3 mil e financiada em
at 5 anos. Outra vantagem da motocicleta o seu tamanho diante de
automvel popular, pois sua rea e volume de ocupao so aproximadamente
78% e 83% menores do que o automvel popular que tem dimenses de (3,8 X
1,77 X 1,35)m enquanto a motocicleta popular tem dimenses de (2,00 X 0,75
X 1,05)m. Isso resulta em uma maior liberdade de manobra, maior
permeabilidade no sistema virio e mais flexibilidade para estacionar em
lugares reduzidos. A economia de combustvel, quando comparada a outros
tipos de veculos, tambm torna a motocicleta uma soluo bastante atrativa. O
consumo mdio de uma motocicleta de 0,04 litros de combustvel por
quilmetro percorrido, o que representa uma economia de mais de 3 vezes
quando comparada com o automvel, tornando-a muito mais econmica que
um carro, tanto na manuteno quanto no consumo de combustveis e tributos.
(HOLZ e LINDAU, 2009)
Outra vantagem a poltica de combustveis, que promoveu o
encarecimento do preo do diesel em relao ao preo da gasolina,
estimulando o aumento de viagens por transporte individual. Segundo os dados
do IBGE, o preo do diesel subiu 50% a mais do que o preo da gasolina em
termos reais nos ltimos dez anos, como mostra o Grfico 5, sendo que 85%
dos nibus em circulao no pas so movidos a diesel. E isso gerou nos
ltimos quinze anos um aumento nas tarifas de nibus de cerca de 60% acima
da inflao (IPEA, 2011)
Grfico 5: Evoluo de preos da gasolina e do leo diesel Brasil metropolitano, 1999-2009
-
38
Nessa linha de estmulo ao transporte individual, podemos citar as
polticas de incentivo produo de motocicletas na Zona Franca de Manaus,
a instalao de fbricas de automveis no Brasil com grandes incentivos
fiscais, alm das polticas anticclicas de reduo tributria para motos
adotadas periodicamente em pocas de crise. (IPEA, 2011)
As polticas pblicas de transporte e trnsito tm, ao longo da histria,
investido mais recursos no apoio ao deslocamento por automveis, tornando
precrias as condies de circulao a p, em bicicleta ou em nibus. O
Grfico 6 o retrato do resultado destas polticas para os habitantes das
grandes cidades. (IPEA, 2011)
Grfico 6: Tempos e custos relativos entre modos de transporte
Neste, pode-se verificar que o uso da motocicleta muito mais
conveniente do que o uso do nibus, em termos de custo direto e tempo de
percurso. Mesmo o uso do automvel muito atraente quando comparado com
o uso do nibus. O custo para o nibus a tarifa mdia paga pelo usurio; o
custo para o automvel o consumo de gasolina, mais uma frao de custo de
estacionamento para 10% dos veculos; o custo da moto o custo da gasolina
usada. (IPEA, 2011)
Essas vantagens no esto ligadas apenas s caractersticas
tecnolgicas e de conforto dos veculos individuais, mas tambm a decises de
polticas pblicas que favorecem estes modos e prejudicam o transporte
pblico, junto com o aumento significativo do poder aquisitivo do brasileiro na
ltima dcada. (IPEA, 2011)
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As motocicletas, mesmo apresentando tantas vantagens, tm a
utilizao associada a impactos negativos maiores que outros veculos
motorizados, como podemos ver na Grfico 7 e Grfico 8.
Grfico 7: Consumos e impacto relativos com uso de nibus, motos e autos em cidades brasileiras (Valor do nibus = 1) Fonte: (ANTP, 2010)
Observa-se, pelo Grfico 7, que a motocicleta usada no Brasil em 2010
consumia 2,5 mais energia por passageiro do que o nibus; emitia 14,8 vezes
mais poluentes por passageiro do que o nibus e ocupava uma rea de via por
passageiro 4,0 vezes maior do que o nibus. Assim, do ponto de vista social e
ambiental, a motocicleta um veiculo muito inferior ao nibus. Ela supera o
automvel nas emisses de poluentes e nos acidentes que so 19 vezes mais
comuns do que com nibus e 7 vezes mais comuns do que com carros.
Grfico 8: Custos pessoais e sociais, por viagem, do uso de modos de transporte em cidades brasileiras - Janeiro 2009 Fonte: (ANTP, 2010)
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No Grfico 8, o custo social refere-se a acidentes de trnsito e emisses
de poluentes; outros custos so impostos, taxas, manuteno e depreciao.
Custos de desembolso so tarifas, no caso de nibus; combustvel no caso da
moto; e combustvel e estacionamento, no caso de autos. Observa-se que as
motocicletas tm um custo de desembolso e outros cu