Fontes e efeitos dos poluentes

O ar pode apresentar-se mais ou menos poluído por substâncias gasosas, líquidas ou sólidas, de origem natural (emissões dos vulcões, da vegetação, dos oceanos, erosão eólica…) ou antropogénica (resultantes da atividade humana). Na maior parte dos casos a degradação da qualidade do ar é devida às emissões de origem antropogénica, sendo as principais fontes de poluição os transportes rodoviários, as grandes instalações de combustão, tais como as centrais termoelétricas, e outras unidades industriais.

Consoante a sua origem, os poluentes podem classificar-se em primários e secundários. Os primários são diretamente emitidos pelas fontes emissoras e são deles exemplo, o monóxido de carbono e o dióxido de enxofre. Estes poluentes podem sofrer transformações e reações químicas na atmosfera e dar origem a poluentes secundários, dos quais o ozono é o mais conhecido.

Os efeitos da exposição aos poluentes atmosféricos dependem essencialmente das suas concentrações na atmosfera e do tempo de exposição podendo, por exemplo, exposições prolongadas a concentrações baixas de poluentes serem mais nocivas do que exposições de curta duração a concentrações elevadas.

Os efeitos dependem também de fatores de sensibilidade dos indivíduos, que determinam a sua maior ou menor severidade, tais como, idade, estado de saúde ou mesmo predisposições genéticas, o que torna difícil a avaliação dos efeitos dos poluentes atmosféricos na saúde de cada um.
Os poluentes atmosféricos podem ser particularmente nocivos para crianças, idosos, grávidas e indivíduos que sofrem de problemas respiratórios e cardíacos, sobretudo em situação de episódios de poluição.

Efeitos das condições meteorológicas

A qualidade do ar depende das emissões dos poluentes mas está também sujeita à variabilidade dos fenómenos atmosféricos, os quais desempenham um papel preponderante nos processos de transporte, transformação e dispersão dos poluentes na atmosfera. Estes processos são influenciados pela topografia local e por fatores meteorológicos como o vento, a pressão atmosférica, a temperatura, a precipitação e a radiação solar.

O vento é um fator meteorológico com efeitos diretos e determinantes nas condições de dispersão dos poluentes. A velocidade do vento determina a produção de turbulência mecânica, que é responsável pela dispersão local. A ausência de vento favorece a concentração de poluentes, e situações de vento moderado favorecem a sua dispersão, no entanto, o vento forte pode provocar um efeito de penacho e poluição localizada na direção dos ventos dominantes.

As situações de baixas pressões correspondem geralmente a uma grande turbulência da atmosfera, que favorece a dispersão dos poluentes. Em situações de altas pressões (anticiclone), caraterizadas por vento fraco, a estabilidade do ar não permite a dispersão dos poluentes, concentrando-se a poluição junto ao solo.

A temperatura intervém na química dos poluentes e desempenha também um papel importante na sua dispersão vertical na atmosfera. No verão temperaturas elevadas favorecem a formação do ozono e no inverno as diferenças de temperatura entre o dia e a noite podem provocar inversões térmicas e picos de poluição.

A estabilidade atmosférica determina os processos convectivos locais sendo caracterizada pelo gradiente vertical de temperatura que limita a mistura vertical de poluentes se existir uma inversão térmica. A temperatura do ar tende a diminuir em altura, no entanto, em determinadas condições pode ocorrer uma inversão térmica, ou seja, pode verificar-se um aumento de temperatura, criando uma camada de ar quente que impede o ar poluído junto ao solo de subir e se dispersar.

A precipitação está geralmente associada a uma atmosfera instável, favorecendo uma boa dispersão dos poluentes atmosféricos. As gotas de chuva solubilizam os poluentes gasosos e as partículas, provocando a sua deposição sobre o solo e outras superfícies, diminuindo assim as concentrações no ar ambiente.

Uma radiação solar forte, associada a temperaturas elevadas, contribui para a formação de poluentes fotoquímicos como o ozono.

Poluentes atmosféricos

Óxidos de Azoto (NO_x)

A combinação do azoto e do oxigénio do ar dá origem a compostos de fórmulas químicas diversas, agrupados sob a designação comum de óxidos de azoto (NO_x). Os mais relevantes como poluentes atmosféricos são o monóxido de azoto (NO) e o dióxido de azoto (NO₂) embora apenas este último seja objeto de regulamentação.

O NO₂ é um gás acastanhado, facilmente detetável pelo odor, muito corrosivo e um forte oxidante. O NO é um gás incolor, insípido, inodoro e pouco tóxico, não sendo considerado um poluente perigoso para as concentrações normalmente presentes na atmosfera.

Os NO_x surgem como produto secundário da queima de combustíveis fósseis. As grandes fontes destes compostos são as centrais termoelétricas, os transportes rodoviários, os navios, e alguns processos de fabrico como por exemplo a indústria química de produção de fertilizantes azotados. Das fontes de origem natural de NO_x, destacam-se as trovoadas e a atividade bacteriana.

Em áreas urbanas a principal fonte de NO_x são os veículos automóveis, pelo que as concentrações deste poluente acompanham geralmente as variações do tráfego automóvel. Nos veículos automóveis a emissão de NO_x ocorre maioritariamente sob a forma de NO.

O NO₂ em concentrações elevadas causa efeitos que vão desde a irritação dos olhos e garganta, até à afetação das vias respiratórias, provocando diminuição da capacidade respiratória, dores no peito, edema pulmonar e danos no sistema nervoso central e nos tecidos. Alguns destes efeitos são retardados, não aparecendo durante ou logo após a exposição.

Os grupos mais sensíveis como as crianças, os asmáticos e os indivíduos com bronquites crónicas são os mais afetados. Este poluente pode ainda aumentar a reatividade a alergénios de origem natural. Na presença de compostos orgânicos voláteis (COV) e de radiação solar, os NO_x intervêm no processo de formação do ozono troposférico. O NO₂ é também a principal fonte de nitratos, que constituem uma fração importante das partículas PM_2.5.

Contribuem igualmente para o fenómeno das chuvas ácidas assim como para a eutrofização dos cursos de água e dos lagos, para a destruição da camada de ozono estratosférico e para o efeito de estufa.

Ozono (O₃)

O ozono (O₃) é uma molécula formada por três átomos de oxigénio, muito reativa e com um forte poder oxidante.

Nas camadas altas da atmosfera, ao nível da estratosfera, o O₃ desempenha um papel vital ao filtrar a radiação solar ultravioleta, protegendo assim a vida sobre a Terra. Na troposfera, camada atmosférica em contacto com a superfície terrestre, o O₃, designado como ozono troposférico, afeta negativamente a saúde humana.

O ozono troposférico é um poluente secundário que resulta geralmente da transformação química na atmosfera de certos poluentes designados por primários, em particular os óxidos de azoto e os compostos orgânicos voláteis, por ação da radiação solar. Os poluentes primários (NO_x, COV) que dão origem à formação do O₃ são essencialmente resultantes das emissões dos veículos automóveis e de determinadas atividades industriais.

Os episódios de concentrações elevadas deste poluente ocorrem especialmente nos dias de verão, na presença de condições meteorológicas particulares – forte radiação solar, temperaturas elevadas, vento fraco e estabilidade atmosférica – frequentemente associadas à persistência de um anticiclone. As reações de formação do O₃ são complexas e as concentrações mais elevadas ocorrem normalmente na periferia das zonas onde são emitidos os poluentes precursores, já que estes podem ser transportados pelas massas de ar a grandes distâncias. Nas áreas urbanas, na proximidade das fontes emissoras, o monóxido de azoto emitido pelos veículos automóveis pode reagir com o O₃, reduzindo-se assim localmente as concentrações deste poluente.

O O₃ é um gás agressivo para as mucosas oculares e respiratórias e, tal como outros oxidantes fotoquímicos, penetra nas vias respiratórias profundas, afetando essencialmente os brônquios e os alvéolos pulmonares.

A ação do O₃ pode manifestar-se por irritações nos olhos, nariz e garganta, dores de cabeça e por problemas respiratórios, tais como dificuldade em respirar, dores no peito e tosse. A presença deste poluente pode também provocar o agravamento de patologias respiratórias já existentes e reduzir a resistência a infeções respiratórias.

Tem um efeito nocivo sobre a vegetação ao reduzir a atividade fotossintética e sobre certos materiais como a borracha, têxteis e pinturas. Ao nível da troposfera, o O₃ é também um gás com efeito de estufa, contribuindo para o aquecimento do planeta.

Partículas (PM₁₀ e PM_2.5)

As partículas são um conjunto complexo de substâncias, minerais ou orgânicas, que se encontram em suspensão na atmosfera, sob a forma líquida ou sólida. A sua dimensão pode variar entre algumas dezenas de nanómetros e uma centena de micrómetros (µm).

As partículas são emitidas para a atmosfera a partir de uma gama variada de fontes antropogénicas sendo as mais importantes a queima de combustíveis fósseis, o tráfego rodoviário e determinados processos industriais. Estas substâncias podem também ser emitidas por fontes naturais tais como os vulcões, fogos florestais ou serem resultantes da ação do vento sobre o solo e superfícies aquáticas.
Em zonas urbanas os transportes rodoviários são considerados a maior fonte emissora de partículas, observando-se as maiores concentrações na proximidade de vias de tráfego intenso. Estas substâncias são não só consequência das emissões diretas do escape dos veículos mas também provenientes do desgaste dos pneus e dos travões e da ressuspensão das poeiras das estradas. Em geral, os veículos a gasóleo emitem uma quantidade maior de partículas finas, por veículo, do que os veículos a gasolina.

Na bacia Mediterrânica e nos arquipélagos do Atlântico, os eventos naturais de intrusão de massas de ar com partículas em suspensão com origem nos desertos do Norte de África são uma fonte natural importante de partículas. Em Portugal, este fenómeno ocorre também com alguma frequência.
Quanto mais pequenas as partículas, maior a probabilidade de penetrarem profundamente no aparelho respiratório e maior o risco de induzirem efeitos negativos.

As partículas com um diâmetro aerodinâmico inferior a 10 µm (PM₁₀) são as mais nocivas pois penetram no aparelho respiratório, podendo as mais finas, de diâmetro inferior a 2,5 µm (PM_2.5), atingir os alvéolos pulmonares e interferir nas trocas gasosas. A exposição crónica a partículas contribui para o risco de desenvolvimento de doenças respiratórias e cardiovasculares, assim como para o cancro de pulmão.

As partículas em suspensão são também um veículo de transporte eficaz para outros poluentes atmosféricos que se fixam à sua superfície, especialmente hidrocarbonetos e metais pesados. Estas substâncias são muitas vezes transportadas até aos pulmões onde podem depois ser absorvidas para o sangue e tecidos.

Os efeitos de sujidade nos edifícios e monumentos são os efeitos mais evidentes das partículas no ambiente.

Monóxido de Carbono (CO)

O monóxido de carbono (CO) de origem antropogénica provém essencialmente da combustão incompleta de combustíveis fósseis ou de outras matérias orgânicas. As principais fontes naturais deste poluente são as erupções vulcânicas, os fogos florestais e a decomposição da clorofila.
O CO de origem secundária presente na atmosfera resulta, sobretudo, da oxidação de poluentes orgânicos, tais como o metano.

Em meio urbano, o tráfego automóvel é a principal fonte de CO sendo as zonas de tráfego intenso as que apresentam concentrações mais elevadas deste poluente. As condições de circulação, tráfego mais ou menos fluido, também influenciam as concentrações, dado que as emissões de CO são inversamente proporcionais à velocidade de circulação.

Os efeitos do CO na saúde humana são consequência da sua capacidade de se combinar irreversivelmente com a hemoglobina do sangue em lugar do oxigénio.

A exposição a este poluente pode constituir um risco significativo, sobretudo para indivíduos com problemas cardiovasculares. Indivíduos saudáveis podem também ser afetados mas apenas a concentrações elevadas.

A exposição a concentrações elevadas de CO está associada à diminuição da perceção visual, capacidade de trabalho, destreza manual, capacidade de aprendizagem e desempenho de tarefas complexas. Os primeiros sintomas são as dores de cabeça e as vertigens que se agravam com o aumento das concentrações desta poluente, podendo depois observar-se náuseas e vómitos, e no caso de uma exposição prolongada, pode ocorrer o coma ou a morte.

O CO intervém nos mecanismos de formação do ozono troposférico. Na atmosfera, transforma-se em dióxido de carbono, contribuindo assim para o efeito de estufa.

Dióxido de Enxofre (SO₂)

O dióxido de enxofre (SO₂) é emitido no momento da queima de combustíveis fósseis tais como o carvão e o fuelóleo. As principais fontes são as centrais térmicas, as grandes instalações de combustão industriais e as unidades de aquecimento doméstico. Além das fontes antropogénicas, o SO2 tem origem natural sobretudo em atividades geotérmicas.

As emissões provenientes dos veículos têm vindo a baixar com a diminuição progressiva do enxofre nos combustíveis. Nos últimos anos as emissões de origem industrial têm vindo também a diminuir em consequência das medidas técnicas e regulamentares que têm sido tomadas e da diminuição da utilização de fuelóleo e de carvão com um elevado teor de enxofre.

O SO₂ causa irritação dos olhos e problemas de ordem respiratória, como irritação das vias respiratórias superiores, nariz e garganta. Pode também causar lesões a nível pulmonar, tosse e broncoconstrição. A presença deste poluente pode ainda potenciar os efeitos de doenças cardiovasculares e respiratórias, como por exemplo a asma.

Na presença de outros poluentes como as partículas observa-se um efeito de sinergia, agravando-se ainda mais os sintomas.

O SO₂ transforma-se em ácido sulfúrico no contacto com a humidade do ar e participa no fenómeno de formação das chuvas ácidas. Contribui igualmente para a degradação da pedra e dos materiais de numerosos monumentos.

A deposição de SO₂ afeta a vegetação, podendo causar diminuição das taxas de crescimento e fotossintética devido à degradação da clorofila e aumento da sensibilidade a outros fatores como o gelo e/ou parasitas. Os líquenes são as espécies mais sensíveis, sendo por isso bons indicadores da presença deste tipo de poluição.

Compostos Orgânicos Voláteis (COV)

Os compostos orgânicos voláteis (COV) compreendem compostos como os aldeídos, as cetonas e os hidrocarbonetos aromáticos monocíclicos tais como o benzeno, tolueno, xilenos, correntemente designados por BTX. Destes compostos apenas o benzeno é objeto de regulamentação.

Os COV entram na composição dos combustíveis mas também na de diversos produtos de uso corrente como as tintas, colas, cosméticos, solventes, detergentes de limpeza, de uso doméstico, profissional ou industrial. Estes compostos são emitidos durante a sua combustão (nomeadamente nos gases de escape dos veículos rodoviários), ou por evaporação no momento da sua produção, armazenamento e utilização. Os COV podem também ter uma origem natural, já que são também emitidos pela vegetação.

Os efeitos dos COV são muito variáveis, dependendo da natureza do composto, podendo variar de uma simples incomodidade olfativa até efeitos mutagénicos e carcinogénicos (provocados por compostos como o benzeno), passando por irritações diversas e por uma diminuição da capacidade respiratória.
Os COV desempenham um papel muito importante nos mecanismos de formação do ozono na baixa atmosfera (troposfera). Intervêm igualmente nos processos conducentes à formação de gases com efeito de estufa.