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GESTÃO AMBIENTAL NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA – CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM METALURGIA – ÊNFASE EM SIDERURGIA – 24 A 25/11/2006 – FEI - SÃO PAULO
CONTROLE DE POLUIÇÃO
Carlos Alberto Mendes Moraes - UNISINOS
GESTÃO AMBIENTAL NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA – CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM METALURGIA – ÊNFASE EM SIDERURGIA – 24 A 25/11/2006 – FEI - SÃO PAULO
Monitoramento da Qualidade do Ar e
Controle de Poluição Atmosférica Industrial
Prof. Carlos Moraes
Quim.Daniela Migliavacca/REFAP
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Seqüência Causal
Emissões
Concentrações ambientais
Exposição
Efeitos na saúde
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AtmosferaAtmosfera
1,0Kr
0,5NOx
0,5H2
18Ne
5,2He
1,2CH4
0,02Vapores orgânicos
315CO2
209.400O2
780.900N2
Concentração (ppm)
GasesComposição do ArComposição do Ar
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O que é poluição do ar?• É a alteração na composição do ar ou em
suas propriedades, causadas por emissões de poluentes, tornando-o impróprio, nocivo ou inconveniente à saúde, ao bem estar público, à vida animal e vegetal e, até mesmo para alguns materiais.
É
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Ação Antrópica
Ação Natural
Deposição Seca
Deposição Úmida
Mistura Inicial
Transporte e Difusão
Transformação Seca
Concentração no ar
Emissões Totais
Transformação Úmida
Ciclo Típico da Poluição Atmosférica
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FONTES DE EMISSÃO DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA
Siderúrgicas e Derivados
Petróleo e Petroquímica
Produtos Químicos
Fertilizantes
TIPOS DE INDÚSTRIA
VEICULARCombustível
Veículo
Tráfego
DOMÉSTICO Solventes, Esgoto Cloacal, Lixo
OUTRAS FONTES
Incinerador Hospitalar
Aterros de Resíduos
Estação de Tratamento de Efluentes
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Fontes de Poluição Atmosférica
• Fontes naturais: originada por fenômenos biológicos e geoquímicos – Vulcões, incêndios florestais,
processos biológicos• Fontes antropogênicas: originada pela
atividade humana (industrial ou urbana)– combustão, processo industrial,
queima de resíduos sólidos, veículos automotores
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O que é um poluente atmosférico?
“poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia
com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou
características em desacordo com os níveis estabelecidos, e
que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou
ofensivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso
aos materiais, à fauna e à flora ou prejudicial à segurança, ao
uso e gozo da propriedade e às atividades normais da
comunidade”.
Resolução CONAMA, 003/90
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Classificação dos PoluentesPoluentes Primários
emitidos diretamente pelas fontes de emissão – SO2, NOx, Material Particulado
Poluentes Secundários
formados na atmosfera através da reação química entre poluentes primários e/ou constituintes naturais na atmosfera - O3
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Principais Poluentes
• Material Particulado
• SO2
• NOx
• CO
• O3
• Compostos Orgânicos
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MORTALIDADE GLOBAL POR CAUSAS NO ANO 2000
3,0 milhõesContaminação
do ar
2,7 milhõesAIDS
2,2 milhõesEnfermidades diarréicas
Fonte:OMS/2000
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Áreas de Impactos da Contaminação do Ar
• Saúde
• Produtividade (efeitos diretos e indiretos)
• Ecossistemas
• Bens físicos e estética
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Material Particulado (MP)• Partículas de material sólido ou líquido que ficam suspensos no ar, na
forma de poeira, neblina, aerossol, fumaça, fuligem, sulfatos, sais, metais, partículas de carbono e sílica, divididas em:– PTS – Partículas Totais em Suspensão (< 100 m) – PI - Partículas Inaláveis (PI 10 m e 2,5 m);
• Fontes naturais– poeiras do solo– aerossol marinho– pólen– cinzas vulcânicas– queimadas
• Fontes antropogênicas– processos industriais (combustão e incineração)– Veículos– Queimadas (biomassa, resíduos, etc...– formação de sulfatos, nitratos e ácidos a partir da emissão de NOx e
SOx.
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Principais Efeitos do MP• Saúde Humana (quanto menor o tamanho da partícula maior o efeito)
– atinge principalmente crianças, idosos e cardíacos
– reduz a capacidade respiratória (PM10 e PM2,5)– Irritações oftálmicas
• Meio Ambiente– danos à vegetação– ocorrência regional de neblina– diminuição da visibilidade – contaminação do solo
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Cavidade nasal
Faringe
Brônquios
Traquéia
Coração
LaringePartículas
menores que
0,1µm tem grande
probabilidade de
penetrar
profundamente no
pulmão, alojando-
se nos alvéolos,
provocando danos
irreversíveis.
Partículas de
dimensão maior que
5µm são capturadas
no sistema
respiratório.
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SO2• Gás incolor, com forte odor. • Importante precursor dos sulfatos (SO4
2-), um dos principais componentes das partículas inaláveis.
SO2 + O2 SO3
SO3 + H2O H2SO4
• Fontes naturais:– erupções vulcânicas– aerossóis marinhos
• Fontes Antropogênicas:– processos de combustão de combustíveis fósseis (carvão,
petróleo), industrias de fertilizantes
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Outros compostos de enxofre
• É um dos principais responsáveis pela sensação de odor.
• Depois de lançado na atmosfera, em algumas horas o H2S se oxida formando SO2.
• Metil-mercaptana (CH3SH)
• Dimetil-sulfeto (CH3SCH3)
• Dimetil-disulfeto (CH3S2CH3)
• Em conjunto com o H2S são os principais responsáveis pela sensação de odor.
Compostos Reduzidos de Enxofre
TSR – Total Sulphur Reduced H2S (Ácido Sulfídrico)
Emitidos por processos naturais (degradação biológica marinha e terrestre), estações de tratamento de
esgoto, industria de celulose e outros.
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Efeitos do SOx
• Saúde Humana – desconforto na respiração– agravamento de doenças respiratórias e
cardíacas
• Meio Ambiente– Formação da chuva ácida
• danos à vegetação• corrosão da superfície de materiais• acidificação de lagos
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NOx• Os compostos de Nitrogênio de maior importância ambiental são:
– NH3
– NOx (NO + NO2)– PAN (Peroxi-acetilnitratos).– HNO3
• Fontes de NOx • Naturais:
– processos biológicos – relâmpagos
• Antropogênicas:– Processos de combustão – veículos automotores– processos de combustão, usinas térmicas a gás ou óleo– incinerações
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Principais Efeitos do NOx• Saúde Humana
– causando irritação nos olhos – mucosas das vias respiratórias– danos nos tecidos pulmonares.
• Meio Ambiente– chuva ácida danos à vegetação– smog fotoquímico– aceleração na deterioração de materiais
(borracha e têxteis)
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Ozôn
io T
rop
osfé
rico
• Poluente secundário
• Gás incolor, inodoro nas concentrações ambientes
• Oxidante muito forte
• Produzido pelas reações fotoquímicas entre os óxidos de nitrogênio (NOx) e os compostos orgânicos voláteis (COVs)
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NO2 + hv NO + O*
O* + O2 O3
O3 + NO NO2 + O2
Formação do Ozônio (Ozônio Troposférico)
NO2 + O2 NO + O3
Outros foto oxidantes:- Radical OH- H2O2
- Aldeídos- PANs- Álcoois (metanol)
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Principais Efeitos do O3
• Saúde Humana – irritação nos olhos – vias respiratórias diminuindo a capacidade pulmonar– envelhecimento precoce– associado ao aumento das internações hospitalares
• Meio Ambiente– afeta o ecossistema;– ação corrosiva sobre os materiais;– smog fotoquímico causando problemas de visibilidade
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CO• Gás incolor, inodoro e insípido.
• Fontes
– processos de combustão;
– processos de siderúrgicos.
• Efeitos
– Altos níveis prejuízo dos reflexos(interfere no transporte de oxigênio pelo sangue, combinando-se a hemoglobina.
– A longo prazo reduz a capacidade aeróbia do organismo e agrava doenças cardiovasculares.
– A exposição a concentrações elevadas é letal
E O CO2??? É PREJUDICIAL OU NÃO ???
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Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s)• Alguns são carcinogênicos (dioxinas e HPAs).
• Participam das reações para a formação de O3 troposférico (baixa atmosfera).
• Dioxinas e Furanos• Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
(HPAs)• Benzeno• Aldeídos• Metano
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Dioxinas e Furanos• Hidrocarbonetos aromáticos com cloro• Persistentes no ambiente• Capacidade de percorrerem grandes distâncias;• São pouco solúveis em água, assim, dificilmente excretáveis.• Acumulam-se nas gorduras e bioacumulam-se ao longo da cadeia
alimentar.
Fontes:• Processos metalúrgicos e siderúrgicos • Processos da indústria de celulose e papel • Processos da indústria química com produtos clorados • Incineração de resíduos sólidos urbanos e perigosos • Incineração de resíduos hospitalares • Incêndios florestais e combustão de biomassa • Fontes acidentais: incêndios de PCB, PVC etc.
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Riscos à Saúde
• Carcinogênico• Causa malformações de fetos, baixo peso
peso e/ou disfunções metabólicas e biológicas)
• Pode afetar o sistema imunológico, cardiovascular, endócrino, gastrointestinal, respiratório e reprodutivo.
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Estrutura Química – Dioxinas e Furanos
tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD)
Grupo
dibenzo-p-dioxinas policlorados (PCDDs)
dibenzofurano
Grupo
dibenzofuranos policlorados (PCDFs)
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Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)
• Hidrocarbonetos com 2 a 7 anéis benzênicos unidos
• Potencial carcinogênico
• Associados a material particulado fino
• Curiosidades:
– Na fumaça do cigarro foram encontrados 280 HPAs
– Escapamento de veículos 146
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Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)
• Principais Fontes:– pirólise de madeira para produção de carvão;– operações de transporte, estocagem e refino de
petróleo;– incineração de resíduos domésticos e industriais;– queimadas de campos e florestas;– queima de combustíveis fósseis;– pirólise de querosene para a formação de benzeno,
tolueno e outros– solventes orgânicos;– emissão de motores de veículos (particularmente á
diesel).
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benzo(a)pireno benzo(a)antraceno
dibenzo(a,h)antraceno
benzofluorantenosindeno(1,2,3-cd)pireno
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Benzeno Acordos e Dispositivos Legais sobre Benzeno
– Acordo Tripartite do Benzeno (FUNDACENTRO, MS, INSS e entidades sindicais)
– Portaria 14, 20 dezembro de 1995, cria o Anexo 13 - A - Benzeno
– Instrução Normativa 01, estabelece os critérios para avaliação das concentrações de benzeno em ambientes de trabalho.
– Instrução Normativa 02, estabelece critérios para a vigilância da saúde dos trabalhadores na prevenção da exposicao ocupacional ao benzeno
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Portaria nº 776, 28/04/2004, Ministério da Saúde
• Exposição aguda “quando houver exposição a altas concentrações” de benzeno no produto manipulado.– Causando efeito tóxico agudo, como: irritação
ocular, taquicardia, dificuldade respiratória, sinais e sintomas neurológicos ( narcose, excitação, sonolência, tontura, náuseas e cefaléia).
• Exposição crônica quando a pessoa exposta apresentar “sinais e sintomas clínicos diversos, podendo ocorrer complicações a médio ou a longo prazo, localizadas principalmente no sistema hematopoiético.”
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Mon
itora
men
to d
a Q
ualid
ade
do A
r
• O monitoramento do ar é uma importante ferramenta utilizada nos processos de avaliação e gestão da qualidade do ar.
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• Medições de Concentrações de Substâncias Químicas
• Rede de Monitoramento Humana
• BioindicadoresDanos Visuais
Reações Enzimáticas
Grau de Acumulação
MONITORAMENTODA QUALIDADE DO AR
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Estratégicas e Planejamento• Localizar e identificar fontes de poluição
• Avaliar inventários de emissões e modelos de dispersão
• Selecionar métodos de amostragem e análise
• Selecionar número de pontos e locais de monitoramento
• Estimar o tempo de monitoramento (duração, freqüência)
• Escolher as metodologias recomendadas (CONAMA, ASTM, EPA)
• Controle de Qualidade (CQ)
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Monitorar a Qualidade do Ar
Estabelecer o Padrão de Qualidade do Ar
Desejada
Fontes de Emissão Afetam a Qualidade
do Ar
Passo Inicial
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Fontes Industrias
Identificação das Principais Fontes
Dados disponíveis em órgãos ambientais
Levantamento das atividades potencialmente mais poluentes
Avaliação das Emissões
Dados fornecidos pelas indústrias
Exigência de medições em chaminés
Comparação com inventário de emissões
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O que Monitorar?
Indicado pelas Fontes de Emissão
Onde Monitorar?
Modelagem/ Bom senso
Como Monitorar ?
Com o que tivermos
Monitorar a Qualidade do Ar
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Métodos de Monitoramento
Automáticos
Sensores remotos Bioindicadores
Passivos Ativos
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Método
Passivos
Ativos
Automáticos
Sensores Remotos
Bioindicadores
Vantagens
Baixo custoSimples
Baixo custoSimples e confiáveis
Alto funcionamentoDados horáriosInformação on line
Medições de multicomponentes
Baixo custo
Desvantagens
Requer análiseMédias semanais
Trabalho intensivoRequer análise
ComplexosAltos custos
Muito complexosAltos custosNão comparáveis
Falta de padronizaçãoRequer análise
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Controle de Qualidade
Elaborar e implementar procedimentos para:
– Operação e manutenção de equipamentos
– Calibração e certificação (EPA) de equipamentos
– Visitas e auditorias nas estações
– Arquivamento, organização e validação dos dados
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Custos Amostragem Semanal de SO2 durante 5 anos ($)
Passivo Ativo Automático
Capital 5000 5000 30000
Instalação 500 1000 5000
Operação 2500 5000 10000
Análises 1000 10000 0
CQ 2500 2500 5000
Total 20500 23500 50000
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Legi
slaç
ão
• Resolução CONAMA 003/90 - Dispõe sobre padrões de qualidade do ar, previstos no PRONAR. 28/06/1990.
• Código Estadual do Meio Ambiente - instituído pela Lei nº 11520 de 03/08/2000. Artigos 145 a 153 tratam da “Utilização e Conservação do Ar”.
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Pad
rões
de
Qua
lidad
e do
Ar
• Um padrão de qualidade do ar define legalmente o limite máximo para a concentração de um poluente que garanta a proteção da saúde e do bem estar da população em geral.– Padrão Primário: concentrações de poluentes que,
ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos para curto e médio prazo.
– Padrão Secundário: concentrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes, para médio e longo prazo.
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dia
Ari
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a
Padrões de Qualidade Primáriog/m3
Secundáriog/m3
PTSMG, anual 80 60
Média 24 h* 240 150
FumaçaMA, anual 60 40
Média 24 h* 150 100
PartículasInaláveis
MA, anual 50 50
Média 24 h* 150 150
SO2
MA, anual 80 40
Média 24 h* 365 100
COMédia 8h* 10000 (9 ppm) 10000 (9 ppm)
Média 1h* 40000 (35 ppm) 40000 (35 ppm)
Ozônio Média 1 h* 160 160
NO2 MA, anual 100 100
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Parâmetros Método de Medição
Recomendado
Fumaça Fumaça refletância
PTS Gravimétrico
Partículas Inaláveis (10/2,5) Fonte Beta/Gravimétrico
Óxidos de Nitrogênio Quimiluminescência
Dióxido de Enxofre Fluorescência Ultravioleta
Ozônio Fotometria Ultravioleta
Monóxido de Carbono Correlação em Infravermelho
Hidrocarbonetos Totais Detector de ionização por chama (FID)
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Sistema de Gerenciamento da Rede Automática de Monitoramento da Qualidade do Ar
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Qualidade do Ar Interior/indoor
• ANVISA– RESOLUÇÃO - Nº 176, 24/10/2000
• Objetivo– Definição de valores máximos recomendáveis – Alguns Parâmetros:
• contaminação microbiológica
• CO2
• aerodispersóides (aerossol) total no ar
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Monitoramento Qualidade do Ar Interiores
CO2- sensor de IR
Faixa - 0 a 5000 ppm
Coleta de aerodispersóides por filtração (filtro PVC de 37 mm e porosidade de 5µ m )
Taxa de Vazão: 1,0 a 3,0 l/min
Impactador de Bioaerossóis – teor microbiológico do ar
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Monitoramento de agentes químicos – exposição ocupacional
• NR 09 - Programa de Prevenção de Riscos Ambientais (Portaria 3.214/78 do Ministério do Trabalho)
• 9.3.6.2 - controle sistemático exposição ocupacional de acordo com a NR 15 ou pela ACGH - American Conference Of Governmental Industrial Higyenists.
• 9.3.7 - Monitoramento– 9.3.7.1 - Para o monitoramento da exposição dos
trabalhadores e das medidas de controle, deve ser realizada uma avaliação sistemática e repetitiva da exposição a um dado risco
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Equipamentos Exposição Ocupacional Pessoal
Amostrador Passisvo - Badges
Absorção de vapores orgânicos em membranas
O vapor é difundido através da membrana e aderido ao adsorvente
Amostragem: 15 minutos a 8 horas
Análise química em laboratório: métodos NIOSH
Algumas Substâncias Analisáveis:
B T E X (benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno), Fenol, Mercúrio, Hexano
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Canisters – Compostos Orgânicos Voláteis
Equipamentos Exposição Ocupacional
Utilização:
Quantificar COVs
Vantagens:
Não degradação da amostra
Análise direta da amostra na técnica quantitativa adequada, geralmente Cromatografia Gasosa
Substâncias Analisadas
BTEX, propeno, freon 114
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Tecnologias de Fim de TuboTecnologias de Fim de Tubo Caracterizam-se:
Pelo fato de não eliminar poluentes;
Transfere-os de um meio receptor para outro;
Pelo alto custo de sua implementação;
Pela diminuição de custo de disposição final;
Pelo baixo valor de seus subprodutos (RECICLAGEM);
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Fim - de - tubo• Eficientes ETEs (ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS/ESGOTO)
• Filtros/Precipitadores para retenção de materiais particulados (SISTEMAS DE DESPOEIRAMENTO E CONTROLE DE EMISSÕES)
• Incineradores (TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS – DIMINUIÇÃO DE VOLUME - ESTABILIZAÇÃO)
• Disposição em aterros industriais (DISPOSIÇÃO EM CÉLULAS/VALAS ENCLAUSURADAS – RESPONSABILIDADE PERMANENTE DO GERADOR)
• Aterros Sanitários Maiores (DISPOSIÇÃO EM CÉLULAS/VALAS ENCLAUSURADAS
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Bibliografia
www.fsp.usp.br/rspwww.greenpeace.org.br/toxicos/pdf/dioxina.docwww.anvisa.org.brwww.cetesb.sp.gov.brwww.mma.gov.br/port/conama/indexwww.escolasverdes.org/pops/POPs/dioxinas.htmwww.epa.govwww.oms.orghttp//umweltprogramme.de/meioambiente99/tema01/duewel/text.htm