Poluição química: causas, consequências, exemplos - Ciência - 2023

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o contaminação química é a introdução no meio ambiente de substâncias químicas que alteram sua qualidade causando um efeito negativo. O poluente pode ser tóxico por si só ou reagir com outras substâncias do meio ambiente e alterar suas propriedades.

Os contaminantes químicos podem ser sólidos, líquidos e gasosos de origem orgânica e inorgânica. Seu campo e nível de ação dependem de muitos fatores, entre os quais sua solubilidade e capacidade reativa.

Esse tipo de contaminação pode ocorrer por produtos químicos de origem natural ou artificial. O principal interesse em lidar com a poluição química do meio ambiente está relacionado à contribuição antrópica de substâncias químicas para o meio ambiente.

As fontes de contaminação química são diversas, incluindo atividades domésticas, comerciais, de transporte, industriais, de mineração e agrícolas.

A poluição química é considerada uma das ameaças mais graves à vida no planeta. Muitos dos poluentes químicos são tóxicos para a vida selvagem e os humanos, e outros alteram as propriedades da água, do ar e do solo.

Alguns processos desencadeados pela poluição química são bastante sérios, como o aquecimento global. Outro problema sério é a liberação de metais pesados no meio ambiente.

Existem muitos exemplos de contaminação química em todo o mundo, como os trechos do rio Bogotá (Colômbia) sem vida aquática ou a zona morta do Golfo do México.

Quanto aos efeitos sobre determinados grupos de organismos, é o caso do declínio das populações de anfíbios. Outro exemplo é o efeito da contaminação química na qualidade dos alimentos e na saúde pública.

Um exemplo conhecido é a contaminação de peixes e crustáceos na Baía de Minamata, no Japão, por derramamentos de mercúrio.Isso causou uma manifestação epidêmica de uma síndrome neurológica infantil (doença de Minamata) e condições graves em adultos.

As soluções para contaminação química são diversas, abrangendo prevenção e restauração ou remediação. A prevenção requer a implementação de um novo modelo de desenvolvimento econômico e social ecologicamente correto.

Para isso, é necessário controlar os resíduos químicos em todas as suas formas, resíduos sólidos, emissões de gases e efluentes urbanos e industriais.

Diversas alternativas tecnológicas são utilizadas para remediar a contaminação química, dependendo da natureza do contaminante e do meio ambiente. A remediação física é aplicada removendo ou bloqueando contaminantes, ou química para neutralizá-los ou degradá-los.

Caracteristicas

- Poluente químico

É qualquer substância que provoque desvio ou alteração na composição química média de um determinado sistema ambiental. Essa alteração afeta quantitativa ou qualitativamente os benefícios que o meio ambiente proporciona ao ser humano.

- Solubilidade

Cada contaminante químico tem uma afinidade preponderante para um meio específico com base em sua solubilidade. Por exemplo, o CO2 afeta principalmente a atmosfera, enquanto um organoclorado (DDT) solúvel em gorduras e solventes orgânicos se acumula nos seres vivos.

- Natureza dos poluentes

Existem poluentes químicos orgânicos, como a maioria dos pesticidas, dioxinas e hidrocarbonetos. Outros poluentes químicos são inorgânicos, como é o caso dos metais pesados. Da mesma forma, alguns contaminantes são de natureza mista, como muitos detergentes.

Propriedades quimicas

O modo de ação e o efeito de cada poluente químico variam de acordo com suas propriedades químicas. Eles são dados por sua estrutura molecular que determina suas afinidades e capacidades de reação.

- Efeito de poluentes químicos

Tóxico e bioacumulativo

Os contaminantes químicos podem ser diretamente tóxicos, causando lesões ou morte por efeito em células, tecidos ou órgãos. Esse efeito pode ser cumulativo e ocorre no indivíduo e ao longo da cadeia trófica (bioacumulação).

Eles alteram os processos ecológicos

Alguns poluentes exercem seu efeito alterando processos ecológicos, como os nutrientes orgânicos que geram eutrofização. É sobre o aumento de nutrientes em um corpo d'água que causa uma explosão populacional de algas e bactérias que afetam o conteúdo de oxigênio na água.

Efeito misto

Alguns produtos químicos, como os detergentes de fosfato, têm um efeito duplo, sendo tóxicos e desencadeando processos ecológicos como a eutrofização.

Causas

- Urbano

Efluentes

As cidades modernas usam uma miríade de produtos químicos em residências e locais de trabalho. A maioria deles acaba como lixo nos sistemas de esgoto ou indo para a atmosfera.

Cada família na cidade incorpora detergentes, óleos, gorduras, desinfetantes e resíduos orgânicos (incluindo resíduos de alimentos e excrementos humanos) em seu esgoto. Nas áreas de trabalho também são gerados cartuchos descartáveis para impressoras, artigos de papelaria e outros elementos que contribuem com substâncias químicas para o meio ambiente.

Lixo sólido

Grandes quantidades de lixo são geradas nos centros urbanos, especialmente nas grandes cidades superlotadas. Se esses resíduos não forem gerenciados de maneira adequada, eles podem incorporar produtos químicos poluentes ao meio ambiente.

- Transporte

Tráfego urbano e interurbano

Os veículos motorizados expelem gases, resíduos de combustível, óleos e gorduras para o meio ambiente. Eles geram grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) e monóxido (CO), óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, chumbo e outros elementos.

O monóxido de carbono é um gás altamente tóxico, mesmo em pequenas quantidades e em baixas proporções, é oxidado no meio ambiente para formar CO2.

Transporte aquático

As frotas de transporte de mercadorias e pesca poluem as águas com vestígios de combustível, óleos e resíduos orgânicos. Um caso relevante é o transporte de óleo, uma vez que ocorrem periodicamente acidentes com derramamentos de navios petroleiros no mar.

- Industrial

Indústria metalúrgica

Essa indústria usa grande quantidade de energia em seus fornos de fundição, liberando gases de efeito estufa. Além disso, os resíduos da produção contribuem com metais pesados em seus efluentes.

Indústria têxtil

É uma das indústrias mais poluentes, pois utiliza diversos produtos químicos em seus processos e gera uma grande quantidade de resíduos. Produtos como anilinas cloradas, ácido perfluorooctanóico e cloronitrobenzeno foram detectados em descargas da indústria têxtil chinesa.

Essas substâncias têm um impacto negativo na vida aquática e algumas são cancerígenas.

Indústria de papel

Os processos de branqueamento de papel usam cloro e produzem dioxinas, mercúrio e outros contaminantes.

Indústria Termoelétrica

A maior parte da poluição do ar por CO2 vem da queima de carvão na indústria termelétrica. Esse processo é uma das principais fontes de mercúrio ambiental e de metais pesados em geral.

Indústria farmacêutica

Nos últimos tempos, novas substâncias poluentes foram detectadas no meio ambiente, sendo chamadas de poluentes emergentes. Entre eles, estão os medicamentos, tanto para uso humano quanto para a saúde animal.

Esses produtos chegam ao meio ambiente como resíduos da indústria farmacêutica, resíduos médicos ou produtos com vida útil expirada.

- Petróleo e subprodutos

Produção de óleo

A produção convencional de petróleo gera as chamadas lamas de perfuração ou extração, carregadas de poluentes químicos. Os principais poluentes químicos são hidrocarbonetos e metais pesados.

As técnicas modernas de extração de gás e óleo residual, como fracking ou fraturamento hidráulico, são especialmente poluentes. Os 600 diferentes produtos químicos usados para dissolver a rocha e facilitar a extração poluem o solo e a água.

Refino e derivados

O refino de petróleo produz poluição química na forma de resíduos ao longo do processo, principalmente por hidrocarbonetos e metais pesados. Posteriormente, os produtos gerados também acabam contaminando o meio ambiente.

- Mineração

A mineração é uma das atividades que mais impactam negativamente o meio ambiente por utilizar poluentes químicos como o mercúrio e o arsênico.

Mineração de ouro

Em minas de ouro a céu aberto, o arsênio é usado acompanhado de processos de fraturamento hidráulico para separar o ouro da rocha. Isso incorpora arsênico e outros metais pesados que são liberados da rocha fragmentada no solo e na água.

- Agricultura e criação

agricultura intensiva

A agricultura moderna usa grandes quantidades de produtos químicos, como fertilizantes e pesticidas. Mais de 40% do fertilizante aplicado não é aproveitado pelas plantas e é lixiviado para as fontes de água.

Os fertilizantes fornecem nitritos, nitratos e metais pesados, por exemplo cádmio no caso de fertilizantes fosfatados orgânicos. Em relação aos pesticidas, a agricultura usa uma variedade de produtos químicos poluentes, como herbicidas, inseticidas, acaricidas e fungicidas.

Reprodução

Os sistemas de produção animal intensiva contribuem principalmente com resíduos orgânicos, incluindo excrementos e restos de animais. Um dos sistemas mais poluentes nesse sentido é a produção de suínos.

Principais poluentes químicos

- Gases industriais e de combustão

Dióxido de carbono (CO2)

É gerado como subproduto da combustão de matéria orgânica ou combustíveis fósseis, bem como no processo de respiração aeróbia. Tanto na respiração quanto na combustão, o carbono reage com o oxigênio e é liberado como gás.

Embora não seja um gás tóxico, em grandes quantidades tem efeitos negativos na atmosfera. Ao atingir a estratosfera, destrói a camada de ozônio (O3) responsável por filtrar a radiação ultravioleta, contribuindo para o aquecimento global.

Também é submetido a reações fotoquímicas gerando ácido carbônico (H2CO3) que precipita com a água na forma de chuva ácida.

Dióxido de nitrogênio (NO2) e óxido nitroso (NO)

Os óxidos de nitrogênio (NOx) são produzidos tanto de fontes naturais (erupções vulcânicas) quanto de origem humana. Entre as últimas estão a queima de combustíveis fósseis e a queima de resíduos sólidos.

Uma vez na troposfera, os óxidos de nitrogênio reagem com o vapor d'água, radicais OH e ozônio troposférico (O3) para produzir ácido nítrico (HNO3). Este ácido precipita mais tarde com a água da chuva, formando o que é chamado de chuva ácida.

Dióxido de enxofre (SO2)

A principal fonte antrópica de dióxido de enxofre é a queima de carvão, principalmente em termelétricas. SO2 também faz parte das reações fotoquímicas na troposfera.

Esta substância pode reagir com os radicais OH, HO2, CH3O2, água, ozônio, peróxido de hidrogênio (H2O2) e óxidos metálicos. O resultado é a formação de ácido sulfúrico (H2SO4) que faz parte da chuva ácida por precipitação junto com a água da chuva.

Quanto ao impacto na saúde pública, o SO2 afeta fundamentalmente o sistema respiratório.

- Metais pesados

Embora existam vários metais pesados que atuam como poluentes químicos e múltiplas atividades humanas que os geram, os mais relevantes são:

Conduzir

É utilizado na fabricação de tubos, baterias, vidro, como barreira anti-radiação e muitos outros usos. Até 1985 era um componente antidetonante da gasolina para aumentar sua octanagem (chumbo tetraetila).

Também era um ingrediente de tintas, portanto, edifícios antigos e seus entulhos são uma fonte de contaminação por chumbo. Além disso, o chumbo, como poluente do solo, é absorvido pelas lavouras e daí é ingerido pelos humanos.

Partículas poluentes no ar que podem ser inaladas e causam envenenamento por chumbo em humanos. Causa atrasos no desenvolvimento em crianças e problemas neurológicos em adultos.

Mercúrio

É um elemento presente em muitos compostos usados com freqüência, como fungicidas e tintas. No entanto, a maior fonte de produção de mercúrio ambiental é a queima de carvão como combustível.

Também é utilizado na mineração na extração de alguns metais como ouro. É um composto bioacumulativo altamente tóxico e pode afetar os sistemas nervoso e endócrino.

Cádmio

Este composto não é encontrado na forma livre na natureza, mas é liberado pelo homem na fundição de metais (cobre, zinco). Também é emitido para o meio ambiente por combustíveis fósseis (carvão, derivados de petróleo).

Também é usado na fabricação de baterias e plásticos fotovoltaicos e em fertilizantes fosfatados. O cádmio polui o solo e a água e é absorvido e acumulado pelas plantas cultivadas.

Por exemplo, solos contaminados com cádmio contaminam o cacau, que então passa para o chocolate.

Arsênico

A contaminação do solo e da água por arsênio pode ser proveniente de fontes naturais ou artificiais. Entre estes últimos estão mineração, medicamentos, lacas e vernizes, cerâmicas e outros produtos.

O arsênico é um composto bioacumulativo altamente tóxico que causa problemas nos nervos, doenças renais e até mesmo a morte.

- Pesticidas

São compostos químicos expressamente formulados para combater ervas daninhas ou pragas. Isso inclui um grande número de compostos químicos de diferentes naturezas, tanto orgânicos quanto inorgânicos.

Inclui inseticidas (para combater insetos), acaricidas (para ácaros), fungicidas (fungos patogênicos) e herbicidas (contra ervas daninhas). Nas infecções bacterianas, são aplicados antibióticos.

Herbicidas

Por exemplo, em algodão (Gossypium barbadense) numerosos voos de avião são aplicados pulverizando diferentes produtos, tanto herbicidas como inseticidas. 10% dos agrotóxicos produzidos mundialmente são utilizados nesta cultura.

Inseticidas

Os inseticidas são pouco seletivos quanto ao tipo de inseto que afetam, por isso acabam causando sérios danos à biodiversidade das áreas próximas às lavouras. Na verdade, um dos graves problemas contemporâneos é a redução das populações de abelhas (polinizadores) e outros himenópteros devido à ação dos agroquímicos.

- Detergentes e surfactantes

Esses produtos são sintetizados para eliminar gorduras e outros compostos que sujam roupas, utensílios de cozinha, pisos ou qualquer objeto que precise de limpeza. Eles são usados em diferentes apresentações e modalidades em residências e locais de trabalho.

Eles são projetados para quebrar a tensão superficial e as ligações químicas de diferentes substâncias. Uma vez cumpridos seus objetivos, geralmente acabam no ralo e se os efluentes não são tratados adequadamente vão para os mananciais.

Impacto

Uma vez no ambiente natural, afetam as membranas biológicas, reduzindo as populações de microrganismos aquáticos benéficos. Isso altera as cadeias tróficas, uma vez que esses microrganismos atuam como detritívoros e decompositores.

Eles também afetam peixes e anfíbios causando morte ou deformação em alevinos e girinos e doenças de pele em adultos.

- Óleos e gorduras

São produzidas gorduras animais e sintéticas, bem como óleos vegetais e sintetizados. Esses produtos são utilizados para diversos fins, como cozinhar e uso medicinal para a lubrificação de máquinas.

Portanto, formam uma camada superficial contínua que impede as trocas gasosas e afeta a oxigenação da água. Além disso, ao impregnar as penas das aves, anula seu efeito isolante térmico e causa a morte.

- dioxinas

Eles são produzidos em vários processos, especialmente onde a combustão está envolvida com a intervenção de cloro. A combustão de derivados de petróleo é outra fonte importante de dioxinas, principalmente a queima de resíduos plásticos em aterros sanitários.

Consequências

- Distúrbios atmosféricos

Aquecimento global

Gases como CO2, Nox, SO2, metano e outros gerados por atividades antrópicas produzem o chamado efeito estufa. Em alguns casos, destroem a camada de ozônio responsável por reduzir a penetração da radiação ultravioleta.

Além disso, eles evitam a saída de radiação de calor de ondas longas para o espaço. O resultado é que a temperatura média do planeta aumentou progressivamente desde a revolução industrial.

Chuva ácida

A precipitação ácida é causada pela incorporação na água da chuva de ácidos gerados na troposfera. É uma precipitação com pH inferior a 5,6 que acidifica o solo, afetando a agricultura e também os corpos d'água.

Em alguns casos, a acidificação do solo libera alumínio que se torna disponível para as plantas e é tóxico. Este composto também é transportado para corpos d'água e afeta a fauna aquática.

- Degradação de ecossistemas e perda de biodiversidade

Ecossistemas aquáticos

Rios, lagos, mares e oceanos são cada vez mais afetados pela poluição química. Metais pesados, petróleo, plásticos liberando dioxinas, efluentes não tratados que carregam substâncias orgânicas e inorgânicas poluem as águas.

Fertilizantes e pesticidas geram processos de eutrofização e produzem zonas mortas.

Ecossistemas terrestres

A contaminação química do solo e da água afeta as plantas e, por meio da cadeia trófica, se espalha por todo o ecossistema. Os inseticidas diminuem as populações naturais de insetos e a chuva ácida afeta grupos sensíveis, como os anfíbios.

Bioacumulação

Bioacumulação refere-se a produtos químicos solúveis em compostos orgânicos que se acumulam nos tecidos quando consumidos por animais. Em uma cadeia alimentar, isso implica um aumento exponencial na concentração da toxina.

Por exemplo, os insetos consomem folhas tratadas com herbicida e acumulam a molécula em seus corpos. Em seguida, as rãs consomem muitos insetos, acumulando uma quantidade maior do veneno.

Eventualmente, um raptor consome vários sapos, atingindo uma concentração ainda maior da molécula tóxica.

Alguns produtos químicos suscetíveis à bioacumulação são alguns herbicidas (DDT, Endrin, Paration e outros), retardadores de chama (PBB, PBDE), mercúrio e outros metais pesados.

- Redução da produção e qualidade de alimentos

Produção de alimentos

Quando os solos são contaminados, o rendimento ou a produção de safras de baixa qualidade são reduzidos. Regar com água contaminada é um sério risco para a saúde ao consumir esses vegetais.

A indústria pesqueira e outros produtos marinhos e fluviais são seriamente afetados pela contaminação química da água. As populações de peixes estão diminuindo, assim como as de crustáceos, bivalves e moluscos.

Contaminação alimentar

A contaminação química dos alimentos pode ter origem no campo, devido ao manuseio inadequado de agroquímicos ou durante o preparo e manuseio dos alimentos.

Os produtos vegetais podem ser contaminados com metais pesados ao absorvê-los em solos contaminados. Animais de criação podem conter contaminantes químicos bioacumulativos em seus tecidos.

Alimentos marinhos, como peixes e crustáceos, podem estar contaminados com mercúrio.

Durante o preparo dos alimentos, pode ocorrer contaminação química com produtos de limpeza ou uso excessivo de conservantes. Observou-se que alguns recipientes de plástico podem incorporar dioxinas aos líquidos que contêm.

- Diminuição da água potável

A água potável é um recurso cada vez mais escasso, portanto sua qualidade deve ser garantida. A poluição química afeta seriamente a qualidade da água, que pode se tornar tóxica para os humanos.

A contaminação da água com metais pesados, detergentes, hidrocarbonetos ou outras substâncias tóxicas torna-a inutilizável para consumo. Por outro lado, a purificação da água para remover poluentes tóxicos é cara.

- Problemas de saúde pública

A maioria dos poluentes químicos causa problemas de saúde para humanos ou animais de estimação. Em alguns casos, como ingestão de arsênio ou mercúrio, as consequências podem ser fatais.

Exemplos

- Zonas mortas de rios e mares

A contaminação química da água gera vários processos que acabam matando vidas em grandes áreas.

Um dos elementos é a toxicidade direta de alguns produtos químicos inorgânicos, como metais pesados, retardadores de chama ou detergentes. Outro fator é a eutrofização causada pela incorporação de compostos orgânicos.

Por exemplo, rios como o de Bogotá (Colômbia) têm extensos trechos onde nenhuma vida é detectada. Isso se deve à contaminação química de efluentes urbanos e industriais não tratados.

O mesmo ocorre em uma grande área do Golfo do México, na foz do rio Mississippi. Nesse caso, em decorrência da contribuição de toneladas de resíduos de fertilizantes e pesticidas.

- Poluição química e anfíbios

O problema

Há várias décadas, há um alerta sobre o declínio das populações de anfíbios, especialmente sapos e rãs. Esse fenômeno é acompanhado pelo aparecimento de malformações congênitas em animais.

Entre as possíveis causas da afetação dos anfíbios está a contaminação química de seus habitats. Estima-se que cerca de 17% das espécies de anfíbios estão ameaçadas de contaminação química.

Bases fisiológicas

Os anfíbios são altamente suscetíveis à presença de poluentes no ar e na água, principalmente devido à respiração cutânea. Ou seja, esses animais realizam trocas de oxigênio por meio da pele, que é altamente sensível ao efeito irritante de produtos químicos.

- Doença de Minamata (Japão)

Entre 1932 e 1968, a empresa Chisso produzia acetaldeído e cloreto de vinila usando cloreto de mercúrio como catalisador. Esta empresa despejou águas residuais no mar sem tratamento adequado.

Os habitantes da Baía de Minamata consumiram os peixes contaminados da área e acumularam mercúrio em seus corpos. Na década de 50 do século 20, uma síndrome neurológica infantil foi detectada na comunidade costeira de Minamata.

As investigações mostraram que a causa da doença era a ingestão de peixes e mariscos contaminados com mercúrio.

O mercúrio afetou mães grávidas, produzindo distúrbios neurológicos irreversíveis em crianças. Em 2009, mais de 10.000 casos e 2.271 vítimas foram identificados.

Deste caso surgiu o Acordo de Minamata, um acordo internacional para prevenir a poluição ambiental por mercúrio.

- Outros casos de contaminação por mercúrio

Outros casos epidêmicos de contaminação por mercúrio ocorreram. No Japão (1965), devido ao despejo de resíduos de outra empresa produtora de acetaldeído no rio Agano (690 vítimas).

No Canadá (1862-1970), uma fábrica de celulose gerou descargas de mercúrio e causou envenenamento em uma cidade aborígene (Grassy Narrows). No Iraque (1970) cerca de 10.000 pessoas morreram e outras sofreram danos cerebrais devido ao consumo de trigo tratado com metilmercúrio.

Soluções

- Prevenção

Prevenir a emissão de poluentes químicos no meio ambiente é a primeira medida para solucionar a poluição química. Trata-se de um complexo programa de medidas que inclui aspectos educacionais, jurídicos e técnicos.

Consciência e Leis

É preciso conscientizar sobre a contaminação química, suas causas, consequências e soluções. Por outro lado, é necessário um sistema legal adequado para restringir e sancionar a emissão de poluentes.

Elementos técnicos

É necessário gerar um plano de gestão de resíduos que comece a partir do princípio da redução, reaproveitamento e reciclagem. Isso implica aumentar a eficiência dos processos industriais e uma abordagem sustentável do desenvolvimento.

Existem várias alternativas tecnológicas para filtrar os gases que são emitidos, processar adequadamente os efluentes e resíduos sólidos.

- Restauração

Uma vez ocorrida a contaminação química, é necessário recorrer a medidas de restauração ou remediação. As tecnologias a serem utilizadas dependerão da natureza da contaminação química e do ambiente contaminado.

Contaminação do ar

Não existem medidas de remediação eficazes para o ar poluído, exceto em áreas confinadas. Nesse caso, só é possível eliminar as fontes poluidoras e assim permitir que o próprio ecossistema se regule.

Contaminação da água

A água contaminada pode ser purificada por estações de tratamento e nanotecnologias (nanobolhas) estão sendo aplicadas para descontaminar a água.

Contaminação do solo

Os solos também podem ser submetidos a processos de restauração física e química. Podem ser aplicados no local ou movendo a massa de solo para um local condicionado para isso.

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