Monitoramento Atmosférico Passivo De SO2, NO2 e O3 Em Áreas Urbanas e De Influência Industrial Como Prática De Química Ambiental Para Alunos De Graduação

INTRODUÇÃO

A disciplina optativa “Química Ambiental”, oferecida para alunos de Química no IQ/UFBA, aborda no seu conteúdo teórico a química das diferentes esferas ambientais. Para a parte prática da disciplina não é definido um programa específico, e sim, a participação dos alunos em um projeto de pesquisa ou estudo de caso que esteja sendo desenvolvido por uma equipe do IQ na área de meio ambiente, devendo ser examinado sob os aspectos químicos, integrando-os à obediência à legislação, aos efeitos sobre o meio ambiente e à saúde humana. Esta disciplina sempre foi oferecida, em semestres alternados para um número de alunos entre 4 - 6, porém teve seu módulo (de 10 alunos) ultrapassado neste semestre, devido ao interesse despertado entre os estudantes quanto aos temas ambientais.
Este trabalho apresenta o resultado da participação dos alunos dessa disciplina no referido semestre, junto à equipe do LAQUAM (Laboratório de Química Analítica Ambiental do Departamento de Química Analítica do IQ/UFBA) no monitoramento atmosférico de SO2, NO2 e O3 utilizando amostradores passivos, em áreas urbanas e com influência industrial.
A técnica de monitoramento atmosférico mais difundida e aplicada é a ativa, principalmente através do uso de monitores contínuos que consistem de tecnologia complicada e cara. No entanto, o uso de amostradores passivos, dispositivos capazes de fixar gases ou vapores da atmosfera, sem envolver bombeamento artificial, tem se mostrado uma alternativa simples e de custo muito baixo. Aliado a isso, a experiência da equipe do LAQUAM no desenvolvimento de amostradores passivos1-8 motivaram este trabalho, o qual produziu dados ambientais de importância e antes ainda não levantados simultaneamente em tal extensão espacial na região, para os gases medidos.
Dióxido de enxofre (SO2) é emitido para a atmosfera principalmente pela queima de combustíveis fósseis para aquecimento e produção de energia, e por fontes industriais como fundição de minérios não-ferrosos, além de outros processos, tais como produção de ácido sulfúrico e de papel. Além disso, existem também fontes naturais, como erupções vulcânicas e oxidação de gases de enxofre produzidos por decomposição de plantas9. O SO2 é um gás irritante, fortemente hidrofílico, muito solúvel na mucosa nasal e no trato respiratório superior. Os principais efeitos sobre a saúde, associados com a exposição a altas concentrações deste gás, incluem doenças respiratórias, alterações nas defesas pulmonares causando bronquite e enfisema, e o agravamento de doenças cardiovasculares. Algumas plantas são muito sensíveis ao SO2, tendo suas folhas amareladas ou mesmo morrendo, quando expostas a concentrações mais baixas que as que afetam a saúde humana10. SO2 é precursor de sulfatos, que incorporados ao aerossol atmosférico são associados com a acidificação de corpos d´água, redução da visibilidade, corrosão acelerada de edificações, monumentos, estruturas metálicas e condutores elétricos11. A legislação brasileira exige como padrão primário de SO2 concentração média aritmética anual de 80 µg m-3 e concentração média de 24 h de 365 µg m-3, não devendo este valor ser excedido mais de uma vez por ano12.
O dióxido de nitrogênio (NO2) é emitido diretamente para a atmosfera por fontes antrópicas, tais como escapamentos de veículos, plantas geradoras de energia térmica, indústrias de fertilizantes, agricultura, embora a oxidação do óxido nítrico (NO) constitua a principal fonte geradora desse gás na atmosfera. Pode também ser gerado naturalmente, por relâmpagos. O NO2 é um gás agressivo ao trato respiratório e sua presença no ambiente está relacionada a casos de infecções respiratórias; além disso, pode ser transformado nos pulmões em nitrosaminas, sendo algumas destas conhecidas como potencialmente carcinogênicas 13. Este gás pode participar na atmosfera de uma série de reações fotoquímicas, por ex., na formação do “smog”  fotoquímico, que reduz a visibilidade. Pode também reagir com a umidade do ar formando o ácido nítrico, contribuindo assim para a formação de chuva ácida. Indiretamente, o NO2 contribui para o aquecimento global por participar de complexas reações com compostos orgânicos voláteis, levando à formação de ozônio troposférico 11. Padrões brasileiros para NO2 atmosférico estão incluídos também na Resolução CONAMA n° 003 de 28 de Junho de 1990- 12, a qual estabelece como padrão primário a concentração média aritmética anual de 100 µg m-3 e a concentração média horária de 320 µg m-3.
Ozônio (O3) é um gás incolor que se encontra em duas camadas distintas da atmosfera: na estratosfera, de forma natural, formado pela fotólise do O2, protege a vida sobre a terra através da absorção da radiação ultravioleta do sol que alcança esta camada; na troposfera, antropicamente, o ozônio é formado através de uma série complexa de reações envolvendo compostos orgânicos voláteis e óxidos de nitrogênio, em presença de luz solar 14. Nesta camada atua sobre a saúde das populações irritando o sistema respiratório, e podendo causar perda da função dos pulmões, além de agravamento de asma em indivíduos suscetíveis a este tipo de enfermidade 15. Com relação aos impactos ambientais, o O3 troposférico causa danos à vegetação e à agricultura, pois age como inibidor da fotossíntese, provocando também lesões em folhas de plantas, além de contribuir para o aquecimento global, pois é um gás estufa. Devido ao seu elevado poder oxidante é capaz de danificar materiais, como a borracha e o couro, tornando-os quebradiços 14. Como padrão primário e secundário a legislação brasileira limita a concentração média horária de O3 em 160 µg m-3 - 12.

PARTE EXPERIMENTAL

Desenho amostral

Foram utilizadas como pontos da rede de amostragem passiva as residências dos próprios estudantes e/ou proximidades, sendo 9 destes pontos localizados em bairros da cidade de Salvador, e 3 na cidade de Camaçari, a cerca de 40 km de Salvador, onde se situa o maior complexo petroquímico do Hemisfério Sul. Em cada ponto de amostragem, foi exposto um conjunto com quatro amostradores passivos, para cada um dos três gases medidos, mantendo-se no local outros dois amostradores de cada tipo utilizados como brancos, totalmente lacrados em frascos de polietileno durante a amostragem, da mesma forma como foram transportados para as estações e deles para o laboratório após o período de exposição de duas semanas, quando foram estocados à 4 ºC até a análise. Durante a exposição, os amostradores foram adaptados pelo fundo a placas plásticas com bordas côncavas para protegê-los contra chuva e sol, a uma altura aproximada de 2,0 m do solo. A Figura 1 apresenta mapa que inclui a região de Salvador com os 9 pontos de amostragem e Camaçari com 3 pontos.
Descrição e preparo do amostrador passivo
O amostrador passivo utilizado3 (Figura 2) é baseado em difusão molecular do gás através de uma camada estática de ar, e consiste de um corpo cilíndrico de polietileno (12 mm de altura e 21 mm de diâmetro interno), fechado no fundo para evitar transporte convectivo, o qual produz erros positivos nas concentrações do gás amostrado. Para minimizar a interferência de partículas e difusão turbulenta, uma membrana de Teflon (Millipore, PTFE, 0,5 µm de poro, 25 mm de diâmetro, hidrofóbica lisa) é usada na entrada de ar. Esta membrana é protegida de danos mecânicos por uma tela de aço inox (0,08 x 0,125 mm) 16. Após o espaço de difusão encontrase um filtro de celulose (Whatman 40) impregnado com solução de reagente específico, onde o gás é fixado.

 

 

Filtros de celulose cortados no diâmetro de 25 mm para adaptação no fundo do amostrador passivo, quando impregnados, foram lavados três vezes com água deionizada em ultra-som e uma vez com álcool etílico durante 10 min, sendo posteriormente secos em estufa à 50 ºC. Todas as partes dos amostradores, e também os recipientes utilizados para o transporte foram submetidos ao mesmo tratamento de limpeza, e depois secos em estufa.
Para a amostragem de SO2, NO2 e O3, alíquotas de 200 µL da solução de impregnação foram adicionadas aos filtros, sendo posteriormente secos em dessecador contendo sílica gel por 48 h. A Tabela 1 indica as soluções usadas para impregnação dos filtros e as correspondentes reações químicas que ocorrem na fixação do gás naquele meio absorvedor.

Metodologia analítica

Após o período de exposição dos amostradores passivos, cada filtro foi transferido para um microtubo (Eppendorf, 1,5 mL de capacidade), sendo então o gás fixado sob a forma do produto da reação com o reagente de impregnação extraído em ultra-som por 15 min  e posterior centrifugação por 5 min (13500 rpm). Para o SO2, utilizou-se na extração 1,5 mL de uma solução de H2 O2 1,0 x 10-2 mol L-1 para garantir oxidação completa, e o SO4 2- correspondente foi determinado por cromatografia iônica 3. A extração do O3 fixado sob o filtro impregnado foi feita com 1,5 mL de água deionizada, sendo então o íon nitrato analisado nos extratos também por cromatografia iônica18.

Nos dois casos acima as condições de análise foram: coluna de separação aniônica LCA (250 x 3 mm), eluente  Na2 CO3 3 mmol L-1/NaHCO3 0,5 mmol L-1, fluxo 1,8 mL min-1 e supressão em micro membrana com solução de H2 SO4 40 mmol L-1. Para determinar a precisão da análise (definida como desvio padrão relativo), cada solução padrão de sulfato ou nitrato da curva de calibração era analisada quatro vezes. Um valor médio de 2% foi obtido para a precisão dessas análises. A exatidão foi estimada em 4% através da análise de amostras de chuva artificial, preparadas no LAQUAM. A técnica utilizada para a determinação de NO2 atmosférico foi a espectrofotometria molecular UV/VIS, método de Griess-Saltzman modificado21,22. Cada filtro impregnado foi transferido para um microtubo, e neste foi adicionado 1,5 mL de uma solução contendo sulfanilamida/dicloreto de N-(1-naftil)-etilenodiamina/ácido fosfórico. O íon nitrito extraído em condições ácidas causa a diazotização da sulfanilamida (4-aminobenzenossulfonamida) e o produto é acoplado com o dicloreto de N-(1-naftil)-etilenodiamina, segundo as reações apresentadas na Figura 3. A absorbância do produto vermelho violeta foi medida a 540 nm, esperando-se 15 min para que a reação se completasse.

Cálculo da concentração do gás na atmosfera amostrada

A concentração média dos gases na atmosfera durante o período de exposição do amostrador passivo é calculada pela integração da primeira lei de difusão de Fick23:

 

onde C é a concentração externa (ambiente) do gás (µg m-3), C0 é a concentração do gás na superfície de coleta (µg m-3), m é a massa total coletada (µg), acumulada sobre o filtro, D é o coeficiente de difusão (m2 h-1), A é a área da seção transversal do percurso de difusão (m2) e t é o tempo de amostragem (h).  Se um meio de coleta eficiente for utilizado, a concentração do gás na superfície do coletor (C0) pode ser assumida como zero e a Equação (1) se reduz a:

 

O coeficiente de difusão de cada gás é corrigido considerandose a temperatura ambiente média de cada local durante o período de exposição dos amostradores passivos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As medidas de três poluentes atmosféricos foram realizadas utilizando-se amostradores passivos em alguns bairros das cidades de Salvador e Camaçari, na Bahia, onde residiam os alunos matriculados na disciplina que propiciou este trabalho. A Figura 4 apresenta uma foto da exposição dos amostradores passivos em um dos pontos de amostragem. As concentrações médias de SO2, NO2 e O3 encontradas nestas áreas, com temperatura variando entre 23 e 27 ºC, estão apresentadas na Figura 5.
 

Como era esperado, os dados obtidos para as concentrações atmosféricas de SO2, NO2 e O3 no bairro Cabula VI foram os mais baixos entre todos os locais amostrados, pois os amostradores passivos foram expostos em rua de pouco tráfego. Os bairros Boca do Rio, Rio Vermelho, Liberdade, Ribeira, Costa Azul e Caixa D’água apresentaram as concentrações mais altas de SO2, um reflexo do trânsito acentuado de veículos, incluindo ônibus, os quais usando óleo Diesel emitem muito mais SO2 que veículos que utilizam gasolina. Concentrações de NO2 e O3, também mais altas nestes bairros de Salvador, juntamente com outros de tráfego relativamente intenso, como Barra e Canela, também eram esperadas.

 

Os resultados obtidos através do monitoramento passivo daqueles três poluentes na cidade de Camaçari refletem níveis de concentração comparáveis aos de Salvador, embora pela proximidade com o pólo industrial fossem esperadas concentrações mais altas. A estação Gleba B, devido à sua localização, recebe maior influência da área industrial que os outros dois pontos, o que justifica os valores mais altos aí encontrados para os três gases em Camaçari. No entanto, outros fatores podem ter influenciado estes resultados, como, por ex., fatos incluídos no cenário meteorológico naquele período, a saber, eventos chuvosos em vários dias, favorecendo o processo de arraste dos poluentes e diminuição de suas concentrações na atmosfera. Foi possível determinar em cada ponto da rede de amostragem a precisão dos amostradores passivos, definida como desvio padrão relativo para os amostradores expostos simultaneamente: 3,4 – 13% na faixa de concentração de 2,0 – 3,6 µg m-3 para SO2, 2, 1 – 9,8% na faixa de concentração de 2,3 – 11 µg m-3 para NO2, e 3,3 – 15% na faixa de concentração de 19 – 27 µg m-3 para O3, valores estes compatíveis com citações na literatura sobre a precisão de medidas com este tipo de amostrador 8, 24- 27.

CONCLUSÃO

O conjunto de atividades que gerou os resultados apresentados neste trabalho em relação ao monitoramento atmosférico passivo de SO2, NO2 e O3 com a participação ativa dos alunos de graduação da disciplina Química Ambiental, se mostrou adequado para a execução da parte prática da disciplina, envolvendo os alunos em tarefas de coleta de amostras, análises químicas, tratamento e interpretação de dados. A rede de amostragem passiva criada utilizando as próprias residências dos alunos e/ou proximidades também foi estimulante para o desenvolvimento do trabalho, devido ao interesse despertado para o conhecimento de níveis de poluentes convencionais na atmosfera dos locais onde residiam. O monitoramento realizado mostrou que as concentrações daqueles poluentes não ultrapassaram os limites estabelecidos pela legislação brasileira vigente (Resolução CONAMA 003/90), apresentando níveis compatíveis com aqueles conhecidos anteriormente através de métodos ativos para atmosferas de áreas semelhantes.

AGRADECIMENTOS

Ao apoio da Profª T. Tavares, Coordenadora do LAQUAM, e da Geógrafa A. de O. Tourinho pela elaboração do mapa usado neste trabalho.
 

 

Construção De Amostrador Passivo De Baixo Custo Para Determinação De Dióxido De Nitrogênio

INTRODUÇÃO

A determinação de compostos gasosos na atmosfera faz-se necessária em diversos estudos ambientais. Em alguns destes estudos, muitas vezes é suficiente o conhecimento da concentração média do composto ao longo de um período de tempo. É o caso da determinação da qualidade do ar em ambiente de trabalho ao longo do dia ou da necessidade de mapear uma cidade em busca da região onde a concentração de um determinado poluente é maior. Nestes casos, os amostradores passivos têm sido utilizados com vantagens com relação às técnicas ativas convencionais 1-3  já que estes são simples de montar e operar, de custo reduzido (por não necessitarem de fontes de energia e bombas de amostragem) e não dependerem de calibrações contínuas. Além destas qualidades operacionais, o uso destes amostradores em ambientes fechados, na maioria das vezes passa despercebido aos usuários já que eles possuem dimensões pequenas e não emitem ruído, portanto, não interferem nas atividades diárias.
Os amostradores passivos foram inicialmente utilizados em monitoramentos de espécies químicas que contaminam ambientes fechados de trabalho, porém com uma certa freqüência já são utilizados para monitorar gases e vapores em baixas concentrações em ambientes abertos. A literatura descreve vários usos possíveis e diferentes tipos de amostradores passivos para NO2 e SO2 1-9. Amostradores ativos utilizam um mecanismo de aspiração para forçar o ar a passar pelo amostrador. Os amostradores passivos são assim conhecidos porque a coleta das moléculas do gás de interesse presente na atmosfera é governada pelo fenômeno de difusão e/ou permeação molecular. A difusão molecular é resultante do movimento casual das moléculas, que ocorre no meio onde o gás se encontra estagnado. Como conseqüência deste movimento molecular, existe uma tendência natural dos gases de ocuparem com a mesma concentração o volume do recipiente em que ele se encontra. Baseado neste princípio, podemos afirmar que um frasco vazio e aberto que foi levado para uma sala terá no seu interior, após certo tempo, a mesma composição da atmosfera local. A permeação molecular ocorre quando moléculas gasosas em contato com uma superfície tendem a se interpenetrar para o seu interior, através de seus poros. Diferentes fenômenos físicos são responsáveis pela taxa de permeação, como solubilidade do gás no material, porosidade do material e pressão parcial do gás. Um balão plástico cheio de gás hidrogênio perde o gás interior pela permeação do hidrogênio através da película plástica. No amostrador passivo aqui descrito, a coleta do gás é feita por difusão gasosa. A amostragem passiva, neste caso, é principalmente baseada no fluxo resultante da difusão molecular da espécie de interesse para o interior de um frasco com a forma de um tubo cilíndrico, o qual possui na parte inferior um material sorvente que coleta eficientemente o componente de interesse. O fluxo molecular unidimensional resultante da difusão de um gás A, dentro de um cilindro contendo um gás estagnado B, é governado pela primeira Lei de Fick3.

 

Onde:
FA = fluxo do gás A (mol cm-2 s-1);
DAB = coeficiente de difusão do gás A no gás B (cm2 s-1);
CA = concentração do gás A no gás B (mol cm-3) e z = comprimento do caminho de difusão ou comprimento do tubo (cm).
A quantidade do gás transferido (QA, mol) em t segundos por um cilindro de raio r pode ser descrito pela Equação:

Então, pode-se integrar e substituir a Equação (1) em (2) para se chegar à equação de transferência de massa do gás A (mol) presente no ambiente para o interior de um tubo cilíndrico de amostragem de comprimento z,

 

onde, (CA – C0,A) é o gradiente de concentração do gás A no interior do tubo de comprimento z, sendo que CA é a concentração do gás A no ambiente e C0,A a concentração do gás A na extremidade oposta, junto à superfície sorvente. Como o material sorvente deve ser eficiente, isto é coletar todo o gás A, então C0, A pode ser considerado zero. Particularmente para a difusão de NO2 em ar, o coeficiente de difusão é tabelado 10 em 0,1361 cm2 s-1 e a Equação (3) pode ser escrita como:

A Equação 4 permite conhecer a concentração média de NO2 no ambiente desde que se conheçam as dimensões do amostrador passivo, o tempo de amostragem e a quantidade em mol do NO2 coletado pelo amostrador. Apresentamos aqui uma proposta de construção de um amostrador passivo de baixo custo e feito com materiais de uso comum. Esses amostradores foram testados em estudos sobre a distribuição da concentração de NO2 em atmosfera de ambientes fechados e abertos da cidade de Araraquara/SP.

PARTE EXPERIMENTAL

Construção do corpo do amostrador passivo:
Para confecção do amostrador passivo foi utilizado o corpo de um tubo de cola em bastão vendido no comércio local (z = 6 cm de comprimento e d = 1,7 cm de diâmetro), conservada sua tampa móvel e retirada sua tampa inferior, onde se encontrava fixado o bastão de cola (Figura 1). A superfície inerte para ser impregnada com o sorvente de NO2 foi confeccionada com tela plástica retirada de uma pequena peneira de cozinha (malha fina). Utilizou-se uma tela de malha fina de algodão, comprada no comércio local como tule, para recobrimento da parte superior do amostrador para evitar entrada de insetos, folhas e outras partículas maiores.

 

Figura 1. Esquema do amostrador passivo desmontado:
a) tela de algodão;
b) corpo do amostrador;
c) tela plástica;
d) tampa inferior. Ao lado um amostrador montado pronto para ser utilizado;

Reagentes e soluções
Todas as soluções foram preparadas empregando-se água purificada em sistemas de purificação Milli-Q (18 MΩcm) (Millipore, USA).

A solução de trietanolamina absorvente para NO2 utilizada foi proposta por Ugucione e colaboradores 11, que se mostrou adequada para coletar o composto sobre colunas de C-18.
Solução absorvente de trietanolamina:  tomou-se 11 mL de trietanolamina, 3,5 mL de etilenoglicol e 25 mL de acetona e completou-se o volume até 100 mL com água deionizada.
Para determinação do NO2 coletado foi utilizado o método clássico de Griess-Saltzman12, amplamente utilizado para medidas calorimétricas de NO2. Reagente de Griess Saltzman: dissolveu-se 5 g de ácido sulfanílico em aproximadamente 800 mL de água deionizada contendo 140 mL de ácido acético glacial. Um pequeno aquecimento pode ser necessário para acelerar o processo de dissolução. A esta mistura adicionou-se 20 mL de solução de N-(1 naftil)-etilenodiamina0, 1% e diluiu-se para 1 L. Guardou-se esta solução em frasco âmbar no refrigerador. É conveniente retirar a solução do refrigerador com tempo suficiente para sua ambientação antes do uso. Solução estoque de N-(1-naftil)-etilenodiamina diidrocloreto (solução 0,1%): dissolveu-se 0,1 g desse reagente em 100 mL de água deionizada. Guardou-se a solução em frasco âmbar no refrigerador. Solução estoque de nitrito de sódio: 2,030 g de NaNO2 foi diluído com água e o volume final completado até 1 L de água. Esta solução é estável por um ano, armazenada em frasco escuro e na geladeira. Tomando-se 10,0 mL da solução estoque e diluindo-se até 1 L com água, chega-se a uma solução que cada 1 mL tomado produz cor equivalente a 2,9 10-7 mol de nitrito ou 10,0 μL de gás NO2 (25 °C). Esta equivalência é baseada na observação empírica que 0,72 mol de nitrito produz a coloração equivalente a 1 mol de NO2 12. A solução precisa ser preparada no momento do uso.

Preparo do amostrador passivo
Primeiramente, cada uma das partes do amostrador foi lavada com detergente (Extran, Merk) e água deionizada. Posteriormente são lavadas com HCl 10-2 mol L-1 e novamente lavada com água deionizada. Após a secagem, foi adicionado 20 μL da solução absorvente [trietanolamina 11% (v/v)] sobre a tela plástica e esta inserida dentro da tampa inferior. A parte superior do amostrador foi recoberta com tela de malha fina de algodão. O amostrador foi guardado e transportado em frasco com tampa. As amostragens foram feitas em paralelo com três amostradores próximos e no mesmo ambiente para garantir condições idênticas de amostragem. Para isto, os amostradores foram fixos com fita adesiva em suporte de isopor e este fixado sobre uma superfície plana no local de amostragem. Os amostradores foram expostos por um período de 3 dias em local apropriado para a amostragem, evitando correntes de ar e locais onde possam sofrer com esbarrões.

Determinação do NO2 coletado
Depois de terminada a amostragem, a dessorção do NO2  sorvido foi realizada com auxílio de um funil de vidro e utilizando uma seringa com 5 mL de solução aquosa de metanol 5% (v/v), conforme ilustra a Figura 2.

 

A solução eluída foi recolhida em balão volumétrico de 10 mL e o volume completado com o reagente de Griess-Saltzman. A reação que ocorre entre o ácido sulfanílico e o NO2 forma um diazo composto que, na presença de cloreto de N-(1-naftil)-etileno-diamina, forma um corante vermelho violeta que absorve em comprimento de onda de 540 nm13.
Para efetuar as medidas espectrofotométricas esperou-se cerca de 15 min, para que a reação fosse completada. As medidas foram feitas no espectrofotômetro Hitachi U-2000, cubetas de vidro com comprimento óptico de 1,0 cm e comprimento de onda de 540 nm. Para as medidas foi usado como branco o próprio reagente de Griess-Saltzman.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para construção da curva analítica de calibração, foram feitas medidas de absorbância de solução diluída de nitrito de sódio de concentração conhecida. A curva analítica de calibração mostrou ser linear dentro da faixa de nitrito utilizada. Utilizando-se a razão de equivalência empírica entre nitrito e dióxido de nitrogênio, a faixa da quantidade de dióxido de nitrogênio para construção da curva de calibração variou de 18,9 a 152 μg NO2 L-1 (0,4 a 3,3 μmol NO2 L-1) e a curva obtida pode ser expressa pela Equação:

 

onde [NO2] é concentração de dióxido de nitrogênio em μmol L-1. Os amostradores passivos, construídos conforme a indicação anterior, foram utilizados para avaliar a concentração de dióxido de nitrogênio em ambientes fechados (cozinha de hospital) e abertos (região central da cidade de Araraquara) 14,15. Para avaliar a repetibilidade dos resultados dois conjuntos de quatro amostradores foram colocados em uma cozinha industrial. O primeiro conjunto recoberto com tela de malha fina de algodão (T1) e o segundo, com um pedaço de fita de Teflon (T2). Após a amostragem os amostradores passivos foram levados ao laboratório e faz-se a determinação da quantidade de mol de dióxido de nitrogênio presente nos filtros. Os seguintes valores foram medidos: (2,00 ± 0,15).10-8 mol NO2 para T1 e (1,60 ± 0,38).10-8 mol NO2 para T2. Os resultados mostram que os amostradores recobertos com tela de malha fina de algodão (T1) coletam o dióxido de nitrogênio com maior eficiência e com maior precisão, assim optamos por este modelo para nossos futuros experimentos. Na seqüência, alguns experimentos foram feitos em paralelo usando medidas ativas, com o uso de cartuchos de C-18 impregnados com trietanolamina11 e os amostradores passivos. A comparação destas medidas deve ser feita com restrição, já que a concentração do dióxido de nitrogênio varia muito ao longo do dia 11 e cada tipo de amostrador, pela sua característica, foi utilizado com tempo de amostragem significativamente diferente. Os resultados mostraram correlação positiva para as médias de dióxido de nitrogênio coletadas pelos amostradores ativos e as obtidas com o uso de amostradores passivos.

Para apresentar um exemplo do potencial de uso do amostrador passivo, avaliamos a concentração média de NO2 em uma cozinha de hospital, com objetivo de conhecer a exposição dos trabalhadores ao gás durante seu trabalho15 (Figura 3). Neste experimento foram colocados três amostradores na cozinha e três em ambiente aberto próximo ao local. Entre outras informações, pudemos constatar que o ambiente da cozinha possui uma concentração média quatro vezes maior de NO2, que a concentração do gás no ambiente externo, mostrando que a queima do gás de cozinha é uma fonte significativa de NO2 para o ambiente. Avaliações feitas sobre a capacidade pulmonar de cozinheiros e grupos de controle sugeriram a perda de cerca de 2% da capacidade pulmonar a cada cinco anos de trabalho no ambiente15. Experimentos semelhantes mostraram a

 

Importância do uso de exaustores e ventilação para diminuir a concentração de NO2  encontrado no ambiente e, portanto, melhorar a qualidade do ar. Estas aplicações são apenas exemplos do uso possível para o amostrador em estudos ambientais e certamente muitos outros podem ser feitos com o uso do amostrador descrito aqui.

CONCLUSÃO

O amostrador passivo descrito aqui é uma alternativa para quantificação de NO2  em diversos ambientes. É prático, de fácil construção, de baixo custo, além de requerer equipamentos básicos de um laboratório de química e tratamento mínimo das amostras. O potencial para aplicação é amplo, já que pode ser utilizado para reconhecer ambientes poluídos diversos. O inconveniente é que os resultados são referentes a um período longo de amostragem o que não permite o reconhecimento de possíveis picos de emissão.

AGRADECIMENTOS

W. R. Melchert agradece bolsa FAPESP concedida para desenvolvimento do projeto. A. A. Cardoso agradece auxílio financeiro do CNPq para desenvolvimento do projeto.
REFERÊNCIAS
1. Navas, M. J.; Jiménez, A. M.; Galán, A.; Atmos. Environ. 1997, 31, 3603.
2. Cruz, L. P. D.; Campos, V. P.; Quim. Nova 2002, 25, 406.
3. Krupta, S. V.; Legge, A. H.; Environ. Pollut. 2000, 107, 31.
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5. Brown, R. H.; Pure Appl. Chem. 1995, 67, 1407.
6. Krochmal, D.; Kalina, A.; Environ. Pollut. 1997, 96, 401.
7. Levin, J.; Lindahl, R.; Analyst 1994, 119, 79.
8. Santis, F. D.; Allegrini, I.; Fazio, M. C.; Pasella, D.; Pierda, R.; Anal. Chim. Acta 1997, 346, 127.
9. Feigley, C. E.; Riley, T. D.; Underhill, D. W.; Vaden, K. I.; Talanta 1994, 41, 2003.
10. Massman, J. W.; Atmos. Environ. 1998, 32, 1111.
11. Ugucione, C.; Gomes Neto, J. A.; Cardoso, A. A.; Quim. Nova 2002, 25, 353.
12. Saltzman, B. E.; Anal. Chem. 1954, 26, 1949.
13. Lodge Jr, J. P.; Methods of air sampling and analysis, 3rd ed., Michigan, 1998.
14. Melchert, W. R.; Cardoso, A. A.; Resumos do 2o Encontro Nacional de Química Ambiental, Brasília, Brasil, 2003.
15. Arbex, M. A.; Cardoso, A. A.; Melchert, W. R.; Negrini, Lin, C. A.; Pereira, L.A.; Martins L. C.; Braga A. L.; Saldiva P. H.; Epidemiology 2004, 15, s162.

EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO NO2 E SO2

.Objetivo geral:
Desenvolvimento de um monitor passivo para NO2 e SO2.

.Objetivos específicos:

-Construir diferentes monitores passivos de baixo custo;

-Testar qual o meio absorvedor adequado para S02 e NO2 com base em dados da literatura;

-Calibrar os sistemas desenvolvidos em relação as estações de monitoramento atmosférico da prefeitura/INEA;

-Realizar o monitoramento da concentração de SO2 e NO2 em quatro estações no campus da PUC-RIO;

- Desenvolvimento de monitor passivo para NO2 e SO2: aplicações no monitoramento da poluição veicular no campus da PUC-RIO.

PROCEDIMENTO PARA EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO NO2 E SO2

EXTRAÇÃO:

1.    Com auxílio de uma pinça, retire o filtro do monitor, tomando cuidado para não contaminá-lo,
2.    Coloque o filtro num tudo de ensaio de 15ml, com rosca. Procure acomodá-lo perto do fundo,
3.    Adicione 10ml de água tipo Milli-Q (peça ao supervisor do laboratório) e agite o tubo por 1 minutos. Meça este volume com uma pipeta volumétrica,
4.    Transfira a solução para um outro tubo com rosca, agora de 50ml, e reserve. Não esqueça de identificar bem o tubo.
5.    Repita a operação do item 3 e junte as soluções no mesmo tubo,
6.    Adicione 0,100 ml (100 µl) de água oxigenada 30% (Peridrol), misture e reserve para a determinação de nitrato e sulfato por cromatografia de íons,
7.    Repita a operação para um filtro, impregnado com carbonato, não utilizado para servir como “branco”. Prepare um branco para cada lote de amostras,
8.    Mantenha os extratos armazenados na geladeira até a realização de sua análise.

DETERMINAÇÃO:
1.    A determinação será realizada no Laboratório de Caracterização de Águas, situado no sub-solo da Química, sala 076, onde as amostras e o branco devem ser entregues,
2.    Acompanhe, pelo menos, uma vez esta determinação.

CÁLCULOS:

O resultado da análise estará em mg/l para nitrato e sulfato. Para calcular a quantidade absorvida em micrograma (µ) de NO2 e SO2: Multiplique por 0,020 (volume total do extrato) e depois por 0,742 (relação entre as massas moleculares de NO2 e NO3) ou 0,667 (relação entre as massas moleculares de SO2 e SO4), respectivamente. Depois, multiplique o resultado final por 1000, miligrama para micrograma.

Para calcular a concentração de NO2 e SO2 no ar, media durante o período amostral, utilize a equação abaixo:

C = Q.z/(D. π r2 t)

Onde:
•    C = concentração da espécie de interesse no ar (µg cm-3);
•    Q = massa da espécie de interesse absorvida (µg);
•    r = raio do amostrador (cm);
•    t = tempo de amostragem (s);
•    z = altura do amostrador;
•    D = coeficiente de difusão

NO2 = 0,1089 cm2 s-1

SO2 = 0,1361 cm2 s-1