Questão 4 - Uma empresa de produção de 3.000 toneladas por dia de fertilizante nitrogenado possui emissão de material particulado, nas frações apresentadas na Tabela 1, óxido nitroso e amônia, descrito na Tabela 2, que causam cheiro forte na comunidade. A percepção do cheiro da amônia é de 0,7 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e do óxido nitroso 23 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e se trata de um gás inflamável. A legislação de qualidade do ar delimita o material particulado em 50 \mu \mathrm{~g} / \mathrm{m}^{3} para material particulado inalável. A legislação CÓNAMA 436/2011 e condicionantes delimita a emissão de amônia em 60 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e de óxido nitroso em 75 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e de material particulado inalável em 80 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3}.
Tamanho de partícula (\mu \mathrm{m}) Porcentagem na emissão (%)
0-5 2,0
5-10 6,7
10-30 12,7
30-50 18
50-80 30
Substância Concentração (\mathrm{g} / \mathrm{m}^{3})
Amônia 3,62
Óxido nitroso 0,022
Considerando que a empresa respeita as emissões definidas pelas condicionantes, qual a diluição mínima local para que a população do entorno da empresa não seja impactada? Explique. (1 ponto)

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (tomei estes números do enunciado e das tabelas fornecidas).
  • O enunciado pergunta: “qual a diluição mínima local para que a população do entorno da empresa não seja impactada?” — ou seja, qual fator de diluição (quantas vezes a concentração deve ser reduzida) para que as concentrações no ar ambiente fiquem abaixo dos níveis que causam impacto à população.
  • Dados relevantes (peguei estes números do enunciado / tabelas):
    • Limiares de percepção / perigo:
      • percepção de cheiro da amônia: \,0{,}7\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
      • percepção de cheiro do óxido nitroso: \,23\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
    • Valores de limite estabelecidos nas condicionantes / legislação (assumimos que a empresa respeita essas emissões máximas nas saídas):
      • amônia (condicionante): \,60\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
      • óxido nitroso (condicionante): \,75\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
      • material particulado inalável (condicionante): \,80\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
    • Padrão de qualidade do ar citado para material particulado inalável: \,50\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3.
    • A Tabela 2 também traz concentrações medidas (em \mathrm{g}/\mathrm{m}^3):
      • amônia: \,3{,}62\\ \mathrm{g}/\mathrm{m}^3 (isto é \,3620\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3).
      • óxido nitroso: \,0{,}022\\ \mathrm{g}/\mathrm{m}^3 (isto é \,22\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3).
  • Observação que vou assumir (pela frase do enunciado “a empresa respeita as emissões definidas pelas condicionantes”): para avaliar o impacto à população vou usar as concentrações máximas permitidas nas condicionantes (ou seja, \,60\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 para amônia, \,75\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 para óxido nitroso, \,80\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 para PM) como as concentrações na fonte que devem ser diluídas até níveis aceitáveis no ar ambiente.

Passo 2

Estratégia de resolução (como vou calcular a diluição mínima, e por que):
  • Definição de fator de diluição: se a concentração na fonte é \,C_{\text{fonte}} e a concentração máxima aceitável no receptor é \,C_{\text{aceit}}, o fator de diluição necessário é
D=\frac{C_{\text{fonte}}}{C_{\text{aceit}}}.
  • Unidade: D é adimensional (razão entre concentrações). Sempre converter todas as concentrações para a mesma unidade antes de dividir.
  • Critério para C_{\text{aceit}}: para evitar impacto à população escolho, para cada poluente, o valor mais protetor relacionado ao impacto humano:
    • para gases odoríferos (amônia, N2O) uso o limiar de percepção/cheiro se o objetivo é evitar incômodo por odor; alternativamente poderia usar um padrão de saúde se fornecido, mas o enunciado destacou percepção de cheiro — então esse é o critério de impacto de interesse.
    • para material particulado uso o padrão de qualidade do ar citado ( 50\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3), pois é o parâmetro de proteção à saúde/qualidade do ar.
  • Vou calcular D para cada poluente (amônia, óxido nitroso, material particulado) e tomar como diluição mínima local necessária o maior desses D, porque precisamos satisfazer todas as restrições ao mesmo tempo (a diluição deve ser suficiente para o poluente mais crítico).

Passo 3

Conversões de unidades (sempre importante fazer passo a passo):
  • Converter as concentrações das condicionantes para as mesmas unidades dos limites de aceitação:
    • amônia na condicionante: \,60\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 (já em mg/m^3).
    • óxido nitroso na condicionante: \,75\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 (já em mg/m^3).
    • PM na condicionante: \,80\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 = 80{,}000\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3.
  • Limites de aceitação que escolhi:
    • amônia (limiar de percepção): \,0{,}7\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
    • óxido nitroso (limiar de percepção): \,23\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.
    • PM (padrão de qualidade do ar citado): \,50\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3.

Passo 4

Cálculo do fator de diluição para a amônia:
  • Fórmula:
D_{\text{NH}_3}=\frac{C_{\text{fonte, NH}_3}}{C_{\text{aceit, NH}_3}}.
  • Substituindo (uso a concentração permitida na condicionante como concentração de fonte: \,60\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3; aceitação = limiar de percepção \,0{,}7\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3):
D_{\text{NH}_3}=\frac{60}{0{,}7}\approx 85{,}714\ldots
  • Arredondando para um valor inteiro que garanta proteção, usamos \,D_{\text{NH}_3}\approx 86 (ou seja, diluir pelo menos 86 vezes para ficar abaixo do limiar de percepção da amônia, se a fonte estiver emitindo no limite de condicionante).
Observação: se em vez de usar o limite da condicionante se usasse a concentração medida na Tabela 2 ( \,3{,}62\\ \mathrm{g}/\mathrm{m}^3=3620\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3), teria
D=\frac{3620}{0{,}7}\approx 5171,
um valor muito maior. Mas sigo a hipótese do enunciado de que a empresa respeita as condicionantes.

Passo 5

Cálculo do fator de diluição para o óxido nitroso:
  • Fórmula:
D_{\text{N2O}}=\frac{C_{\text{fonte, N2O}}}{C_{\text{aceit, N2O}}}.
  • Substituindo (fonte = \,75\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3; aceitação = limiar de percepção \,23\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3):
D_{\text{N2O}}=\frac{75}{23}\approx 3{,}2609\ldots
  • Arredondando para segurança: \,D_{\text{N2O}}\approx 4.
  • Observação: a concentração medida na Tabela 2 é \,22\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3, ligeiramente abaixo do limiar de percepção \,23\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3; nesse caso, se a fonte estivesse exatamente na medida da tabela, não seria necessário diluir para evitar percepção. Mas, como usamos os limites da condicionante (empresa respeita), usamos \,75\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3.

Passo 6

Cálculo do fator de diluição para material particulado inalável:
  • Temos condicionante: \,C_{\text{fonte, PM}}=80\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 = 80{,}000\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3.
  • Padrão de qualidade do ar (aceitação): \,C_{\text{aceit, PM}}=50\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3.
  • Então
D_{\text{PM}}=\frac{80{,}000}{50}=1{,}600.
  • Interpretação: seria preciso diluir a emissão de PM em pelo menos \,1{,}600 vezes para reduzir de \,80\\ \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3 (condicionante) até \,50\\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3 (padrão de qualidade do ar).

Passo 7

Determinar a diluição mínima global:
  • Para que nenhum poluente cause impacto, a diluição local precisa ser suficiente para todos eles simultaneamente. Ou seja, tomar o maior entre os fatores:
D_{\text{mín}}=\max\{D_{\text{NH}_3},\,D_{\text{N2O}},\,D_{\text{PM}}\}.í
  • Substituindo os valores obtidos:
    • \,D_{\text{NH}_3}\approx 86.
    • \,D_{\text{N2O}}\approx 3{,}26 (arredondar para 4 para segurança).
    • \,D_{\text{PM}}=1{,}600.
  • Portanto
D_{\text{mín}}=1{,}600.í
  • Conclusão interpretativa: o material particulado é o poluente mais crítico neste conjunto de critérios (padrão de qualidade do ar muito mais baixo em \mu\mathrm{g}/\mathrm{m}^3 que a concentração da condicionante em \mathrm{mg}/\mathrm{m}^3), exigindo uma diluição muito maior que a necessária para gases. Logo, para garantir que a população não seja impactada segundo os critérios adotados (limiar de percepção para gases e padrão de qualidade do ar para PM), a diluição local mínima deve ser de aproximadamente \,1{,}600 vezes.

Resposta

A diluição mínima local necessária é de 1{,}600 vezes.

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