Poluição atmosférica.

A poluição atmosférica refere-se às alterações da atmosfera susceptíveis de causar impacto a nível ambiental ou de saúde humana, através da contaminação por gases, partículas sólidas, liquidas em suspensão, material biológico ou energia[1]. A adição dos contaminantes pode provocar danos directamente na saúde humana ou no ecossistema, podendo estes danos ser causados por elementos resultantes dos contaminantes.[2] Para além de prejudicar a saúde, pode igualmente reduzir a visibilidade, diminuir a intensidade da luz ou provocar odores desagradáveis.[3]
Definição
Pessoas usando máscaras de protecção durante um banquete.

Poluição atmosférica significa uma introdução antropogénica, directa ou indirectamente, de substâncias ou energia para o ar, resultando em efeitos prejudiciais de modo a pôr em perigo a saúde humana, danos nos recursos vivos e nos ecossistemas assim como nos bens materiais, pôr em risco ou prejudicar os valores estéticos e as outras legítimas utilizações do ambiente.[4]

A influência dos contaminantes, ou substâncias poluentes, no grau de poluição depende da sua composição química, concentração na massa de ar ou mesmo dependendo das condições climatéricas, que podem influenciar a sua dissipação, ou os mecanismos reaccionais que podem dar origem a novos poluentes.[5]
[editar] História

A poluição é geralmente encontrado em cidades pré-industriais, onde as pessoas queimam madeira e trabalham em artesanato e indústria.[6] Já no século V a.C., Hipócrates observa o efeito dos alimentos, da ocupação e, sobretudo, do clima nas doenças, escrevendo o livro Ar, água e lugares, onde fala da importância do clima, as diferente propriedades do ar em função de diferentes ventos e da qualidade do ar e da água.[6][7][8]

Posteriormente, outra referência surge em 61 a.C., através de Séneca, que afirma: "mal deixei o ar pesado de Roma para trás e o mau cheiro do fumo das chaminés … que derramam vapor pestilento e fuligem… senti uma alteração do meu humor".[6] Em 1257, a Rainha Leonor de Provença é forçada a deixar o Castelo de Nottingham devido a faltas de ar causadas pelos intensos fumos de carvão.[9]

Mais tarde, em 1558 A Rainha Isabel I de Inglaterra e Escócia proibiu a queima de carvão durante as Sessões do Parlamento por ser alérgica aos fumos libertados.[10][11]

No século seguinte, em 1661, John Evelyn escreve "Fumifugium, or the Inconvieniencie of the Aer and the Smoake of London Dissipated", onde retrata o nível de poluição que afectava a capital inglesa, e propunha medidas mitigadoras, como limitar o uso de carvão, relocalizar as indústrias, desenvolver novos combustíveis ou mesmo plantar corredores verdes ao longo da cidade.[12][13] [14]
Pittsburgh retratado em plena revolução industrial.

Contudo, os problemas persistiram e com a revolução industrial um novo fôlego ocorreu no campo da poluição atmosférica. De facto, a combustão de carvão aumentou mais de 100 vezes no século XIX na Grã-Bretanha, tendo sido tentado por inúmeras vezes estabelecer critérios de emissões poluentes.[15]

Já no século XVIII, nos Estados Unidos surgem as primeiras leis municipais que visam reduzir a poluição atmosférica de fábricas, ferrovias e navios.[16]

Em 1896, o químico sueco Svante August Arrhenius desenvolve um estudo sobre os efeitos do dióxido de carbono na atmosfera, prevendo um aumento da temperatura global na ordem dos 12 °C caso se duplique a concentração de CO2 no trabalho " On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground." [17]

Nos Estados Unidos, em 1954, a visibilidade é reduzida drasticamente pela densa camada de smog em Los Angeles, estando na origem de cerca de 2000 acidentes rodoviários num único dia.[18]

Um dos maiores desastres (senão o maior) de todos os tempos causados pela poluição atmosférica ocorreu em Bhopal, na Índia, em 1984, quando uma nuvem tóxica originária de uma fábrica de pesticidas atingiu a cidade, causando a morte de 20 000 pessoas e deixando feridas ou com problemas de saúde outras 120 000 pessoas[19].
[editar] Poluentes
Uma unidade industrial chinesa.

Os contaminantes do ar provêm de diversas fontes, como fábricas, centrais termoeléctricas, veículos motorizados, no caso de emissões provocadas pela actividade humana, podendo igualmente provir de meios naturais, como no caso de incêndios florestais, ou das poeiras dos desertos.[20] Os poluentes são normalmente classificados como primários ou secundários.[21] Poluentes primários são os contaminantes directamente emitidos no ambiente,[22] como no caso dos gases dos automóveis, e os secundários resultam de reacções dos poluentes primários na atmosfera.[23] Neste caso, o ozono troposférico (O3), resultante de reacções fotoquímicas entre os óxidos de azoto, monóxido de carbono ou compostos orgânicos voláteis (COV).
[editar] Principais poluentes primários

* Óxidos de enxofre (SOx) - em especial o dióxido de enxofre, SO2. Emitido por vulcões, e produzido em grande escala por processos industriais. O enxofre é um composto abundante no carvão e petróleo, sendo que a combustão dos mesmos emite quantidades consideráveis de SO2. Na atmosfera, o SO2 dissolve-se no vapor de água, formando um ácido que interage com outros gases e partículas ai presentes, originando sulfatos e outros poluentes secundários nocivos. Uma maior oxidação de SO2, normalmente na presença de um catalisador, como NO2, formas H2SO4 e, assim, a chuva ácida. Esta é uma das causas de preocupação sobre o impacto ambiental da utilização destes combustíveis como fontes de energia.[24]

* Óxidos de azoto (NOx) - especialmente o dióxido de azoto (NO2) são emitidos a partir de combustão a altas temperaturas, e do sector rodoviário.[25] A maior parte do dióxido de azoto na atmosfera é formada a partir da oxidação do óxido nítrico (NO). É um forte oxidante que reage no ar para formar corrosivo ácido nítrico, bem como a nitratos orgânicos tóxicos. Também desempenha um papel importante na atmosfera com reacções que produzem ozono ao nível do solo ou smog. Uma vez que o dióxido de azoto é um poluente relacionados com o tráfego, as emissões são geralmente mais elevadas nas zonas urbanas. A média anual das concentrações de dióxido de azoto em áreas urbanas está geralmente no intervalo 10-45 ppb, e menor nas zonas rurais. Os níveis variam consideravelmente ao longo do dia, com picos ocorrendo geralmente duas vezes por dia como uma consequência da hora de ponta do tráfego. As concentrações podem ser tão elevados como 200 ppb.[26]

* O monóxido de carbono (CO) - É um produto por combustão incompleta de combustíveis como o gás natural, carvão ou madeira. Na presença de um suprimento adequado de O2 mais monóxido de carbono produzido durante a combustão é imediatamente oxidado a dióxido de carbono (CO2). Os maiores níveis de CO geralmente ocorrem em áreas com tráfego intenso congestionado. Nas cidades, 85 a 95 por cento de todas as emissões de CO podem ser provenientes do escape dos veículos a motor. Outras fontes de emissões de CO incluem processos industriais, queima residencial de madeira para aquecimento, e as fontes naturais, como incêndios florestais. Os fogões a gás e os fumos de cigarro são fontes de emissões de CO em espaços interiores.[27][28]

* Compostos Orgânicos Voláteis ou COV - São produtos químicos orgânicos que facilmente evaporam à temperatura ambiente, como o metano, benzeno, xileno, propano e butano.[29] São chamados orgânicos porque contêm o elemento carbono em suas estruturas moleculares, e são de especial preocupação, pois na presença do sol, sofrem reacções fotoquímicas que podem originar ozono ou smog.[30]

* Partículas finas ou inaláveis - São uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas, presentes na atmosfera, tanto líquidos e sólidos, como poeira, fumaça, fuligem, pólen e partículas do solo.[31] O tamanho das partículas está directamente ligado ao seu potencial para causar problemas de saúde, sendo classificadas de acordo com o seu tamanho: PM10 - partículas com diâmetro equivalente inferior a 10μm, e PM 2,5, para partículas com diâmetro equivalente inferior a 2,5μm. As fontes primárias mais importantes são o transporte rodoviário (25%), processos de não-combustão (24%), instalações de combustão industriais e processos (17%), combustão comercial e residencial (16%) e poder público geração (15%). As partículas com menos de 10 micrómetros (μm) de diâmetro pode penetrar profundamente no pulmão e causar sérios danos na saúde.[32]
* Metais tóxicos, como chumbo, cádmio e cobre.[33]

[editar] Principais poluentes secundários

Os poluentes secundários são resultantes de transformações físicas e químicas na atmosfera, por parte de poluentes primários.[34][35]

* Partículas formadas a partir de gases poluentes primários e compostos do nevoeiro fotoquímico.[32]

* Ozono troposférico (O3) formado a partir de NOx e COV.[36] O ozono provoca vários problemas de saúde, nomeadamente dores torácicas, tosse e irritação da garganta, causando ainda vários danos nas plantas e restantes seres vivos.[37]

[editar] Fontes de Poluição
Gases emitidos por um camião (fonte móvel).

As fontes de poluição atmosférica são variadas e classificadas como antropogénicas ou naturais,[38] ou de acordo com a sua especificidade [39]

* Fontes estacionárias - Emissões provenientes de centrais eléctricas e termoeléctricas, instalações de produção, incineradores, fornos e aparelhos de queima.
* Fontes móveis - Emissões provenientes do tráfego rodoviário, aéreo, marítimo e fluvial, incluindo as emissões sonoras e térmicas.
* Fontes em área - No caso de emissões difusas, com uma distribuição homogénea.
* Fontes em linha - Associada a fontes móveis. Os veículos automóveis, por exemplo, são uma fonte móvel, contudo ao longo de vias rodoviárias constituem uma fonte em linha.
* Fontes pontuais - Casos especiais de fontes emissoras, cuja análise e tratamento apresenta particularidades especificas, como no caso da chaminé de uma central térmica.

[editar] Factores de emissão

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O factor de emissão é a relação entre a quantidade de poluição gerada e a quantidade de matéria prima transformada ou queimada, de acordo com a sua especificidade.[40][41][42] Estes factores servem para calcular uma estimativa das emissões provenientes de várias fontes de poluição do ar. Na grande maioria dos casos, estes factores são médias de todos os dados disponíveis de qualidade aceitável, e é geralmente cientifica e politicamente aceite que é representante da média de longo prazo para todas as instalações na fonte da categoria.[43]
[editar] Modelização de dispersão atmosférica

Crystal Clear app xmag.pngVer artigo principal: Modelização de dispersão atmosférica

Modelo Gaussiano de emissões atmosféricas

A Modelização de dispersão atmosférica consiste numa simulação de como os poluente atmosférico se propagam e dispersão. Nos dias de hoje, recorre-se a sistemas computorizados que através da resolução de equações matemáticas, numéricas e algoritmos simulam o comportamento dos mesmos, de acordo com os conhecimentos actuais. Os modelos de dispersão permitem estimar ou prever o comportamento de poluentes atmosféricos emitidos por uma determinada fonte, como uma unidade industrial, ou a poluição gerada pelo tráfego automóvel. Os sistemas de modelização permitem não só prever a direcção, sentido ou velocidade, como as reacções químicas que podem surgir. Tornam-se úteis não só na identificação dos emissores de focos de poluição, como na gestão de efluentes gasosos e de qualidade do ar, sendo por essas razões uma ferramenta importante nas agências governamentais de protecção e gestão da qualidade do ar.[44]

Os sistemas modernos de modelização avançada podem incluir um módulo de pré-processamento de dados, meteorológicos ou de outro tipo, para adaptar os dados de entrada ao sistema, assim como um módulo de pós-processamento para permitir a visualização dos resultados sob a forma gráfica, dispostos em mapas ou exportar para programas SIG.[45]
[editar] Impactos da Poluição atmosférica
[editar] Impactos na saude humana
Profundidade óptica dos aerossois

A poluição atmosférica causa impactos negativos na saúde humana, cujo grau de incidência e de perigosidade depende do nível de poluição, assim como dos poluentes envolvidos. Os problemas com maior expressão são ao nível do sistema respiratório e cardiovascular. Estudos recentes mostram que crianças sujeitas a niveis elevados de poluição atmosférica têm maior prevalência de sintomas respiratórios, sofrem uma diminuição da capacidade pulmonar com um aumento de episódios de doença respiratória, podendo mesmo fazer aumentar o absentismo nas escolas, assim como a capacidade de concentração.[46][47]

Estudos efetuados em três países, Áustria, França e Suíça, demonstram que a poluição atmosférica é responsável por 6% das mortes ocorridas anualmente no conjunto desses países, sendo que metade das mortes se deve á poluição rodoviária. Alerta ainda para o fato de 4000 pessoas morrerem por ano devido aos efeitos da poluição atmosférica, e que cerca de 25 000 dos casos de ataque de asma anuais têm como origem precisamente na exposição aos poluentes atmosféricos. Tudo isto causa impactos nas finanças, sendo que os esforços do sistema de saúde ronda 1,7 % do seu PIB.[48] Já nas grandes cidades da Ásia e América do Sul, provoca vitimas de problemas respiratórios e cardíacos, infecções pulmonares e cancro, sendo o valor de vitimas mortais a rondar os 2 milhões. Estas cidades albergam cerca de metade da população mundial, esperando-se que atinja os dois terços em meados de 2030.[49]

* Dióxidos de enxofre (SO2) - altas concentrações de SO2 podem provocar problemas no tracto respiratório, com especial incidência em grupos sensíveis como asmáticos.[50]

* Dióxidos de azoto (NO2) - Exposições criticas ou por tempo prolongado, originam dores de garganta, tosse, falta de ar, enfisema e alergias.[51]

* O monóxido de carbono (CO) - A perigosidade do CO prende-se com a inibição que causa de o sangue poder trocar oxigénio com os tecidos vitais, sendo mortal em doses elevadas. Os principais problemas de saúde são sentidos no sistema cardiovascular e nervoso especialmente em indivíduos com problemas coronários. Em concentrações mais elevadas pode causar tonturas, dores de cabeça e fadiga.[52]

* Compostos Orgânicos Voláteis - Estes compostos podem causar irritação da membrana mucosa, conjuntivite, danos na pele e nos canais respiratórios superiores independentemente de estarem no estado gasoso, assim como spray ou aerossol. Em contacto com a pele podem causar pele sensível e enrugada, e quando ingeridos ou inalados em quantidades elevadas causam lesões no esófago, traqueia, trato gastro-intestinal, vómitos, perda de consciência e desmaios.[53]

* Partículas finas - São um dos principais poluentes com efeitos directos na saúde humana, especialmente no caso de partículas finas. Inaladas, penetram no sistema respiratório causando sérios danos. Estudos recentes comprovam que são responsáveis pelo aumento de doenças respiratórias como a bronquite asmática.[54]

* Chumbo - Causa danos no sistema nervoso, originando convulsões, e no caso de crianças, potencia uma redução das capacidades de aprendizagem. Afecta ainda o sistema renal, circulatório e reprodutor.[55]

* Ozono atmosférico - provoca irritação das vias respiratórias, tosse e dor quando se procede a uma inspiração profunda, diminui a capacidade respiratória ao realizar actividades fisicas ao ar livre, agravamento de asma assim como um aumento da susceptibilidade a doenças respiratórias como pneumonias, bronquites e lesões pulmonares que se podem tornar permanentes em casos de exposições prolongadas ou repetidas. Ao nivel da pele, provoca inflamações, similares a queimaduras solares.[56]

[editar] Impactos no ambiente
Monumento danificado pela acçãod e chuvas ácidas

Os impactes ao nível do ambiente podem ser a uma escala local, regional ou global, dependendo do tipo de poluição e das características ambientais.[57]

* Acidificação da atmosfera e chuvas ácidas - A principal causa da acidificação é a presença na atmosfera terrestre de gases e partículas ricos em enxofre e azoto reactivo cuja hidrólise no meio atmosférico produz ácidos fortes. Assumem particular importância os compostos azotados (NOx) gerados pelas altas temperaturas de queima dos combustíveis fósseis e os compostos de enxofre (SOx) produzidos pela oxidação das impurezas sulfurosas existentes na maior parte dos carvões e petróleos.[58] Os efeitos ambientais da precipitação ácida levaram à adopção, pela generalidade dos países, de medidas legais restritivas da queima de combustíveis ricos em enxofre e obrigando à adopção de tecnologias de redução das emissões de azoto reactivo para a atmosfera.

China.Escurecimento resultante da libertação de fumos provenientes de incêndios florestais

* Escurecimento global - Pensa-se que tenha sido causado por um aumento da quantidade de aerossóis atmosféricos, como o carbono negro, devido a emissões antropogénicas. Este efeito variava com a localização, mas sabe-se que a nível mundial a redução ocorrida foi da ordem dos 4% ao longo das três décadas entre 1960 e 1990.[59] Esta tendência inverteu-se na década de 1990. O escurecimento global interferiu com o ciclo hidrológico por via da redução da evaporação e pode ter estado na origem de secas ocorridas em várias regiões. Por outro lado, o escurecimento global cria um efeito de arrefecimento que poderá ter mascarado parcialmente os efeitos dos gases do efeito estufa no aquecimento global.[60]

* Destilação global é um processo geoquímico pelo qual certos produtos químicos, principalmente os poluentes orgânicos persistentes (POPs), são transportados das zonas mais quentes para as regiões mais frias da terra. O conceito permite explicar as elevadas concentrações de POP encontrados no Árctico, sem serem produtos usados localmente.[61]

Buraco da camada de ozono na Antárctida nos meses de Setembro entre 1957 e 2001.

* Efeito de estufa O efeito estufa (português brasileiro) ou efeito de estufa (português europeu) é um processo que ocorre quando uma parte da radiação solar reflectida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera, retendo o calor em vez de ser libertado da atmosfera. O efeito de estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância pois, sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir.[62] Os gases de estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), Óxido nitroso (N2O), CFC´s (CFxClx)) absorvem alguma radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30°C mais quente do que estaria sem a presença dos gases de estufa.

* Redução da camada de ozono - O ozono (O3) atmosférico localiza-se essencialmente a altitudes entre 10 a 50 km acima da superfície terrestre, observando-se as maiores concentrações a altitudes aproximadamente entre 15 e 35 km, formando a conhecida camada de ozono. Actuando como barreira para radiações nocivas a vida ao absorver parte da radiação ultravioleta, a diminuição da camada de ozono pode permitir que estas radiações causem danos nocivos ou letais nos seres vivos, saúde humana e no ambiente em geral.[63]

[editar] Tecnologias de controlo

Existem várias tecnologias de controlo da poluição atmosférica e estratégias disponíveis para reduzir a poluição do ar, sendo os mais utilizados na industria e sector automóvel, para redução da emissão de poluentes as seguintes tecnologias:[64]
Separador Ciclônico

* ciclones de poeiras e filtradores.
* Precipitador electrostático - equipamentos industriais, utilizados na recolha de material particulado de gases de exaustão. Operam carregando electrostaticamente as partículas e depois captando-as por atracção electromagnética. São máquinas de elevado custo e consumo energético, porém, de alta eficácia.[65]

* Carvão activado - Os filtros de carvão activado são normalmente utilizados na purificação de gases, para remover vapores de óleos, cheiros, e outros hidrocarbonetos do ar. O carvão activado é uma forma de carbono que foi transformado para torná-lo extremamente porosa e, portanto, a ter uma grande área disponível para adsorção ou reacções químicas.[66][67]

* Conversor catalítico - dispositivo usado para reduzir a toxicidade das emissões dos gases de escape de um motor de combustão interna. Introduzido nos Estados Unidos da América a partir de 1975 de forma a que fosse comprida a Legislação exigida pela EPA sobre emissões de gases nocivos.[68]

* Biofiltros - consistem na aplicação de microorganismos incluindo bactérias e fungos que são imobilizados no biofilme para degradar os compostos poluentes.[69][70][71]

[editar] Índice de qualidade do ar

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O Índice de qualidade do ar (IQA) é um indicador padronizado do nível de poluição do ar numa determinada zona, e resulta de uma média aritmética calculada para cada indicador, de acordo com os resultados de várias estações da rede de medição da zona.[72] Mede sobretudo a concentração de ozono e partículas ao nível do solo, podendo contudo incluir medições de SO2,e NO2.[73] Os parâmetros dos índices variam de acordo com a agência ou entidade que os define, podendo haver várias diferenças.

A conversão de dados analíticos e científicos num índice de fácil compreensão permite que a população em geral tenha um acesso mais fácil e compreensível da informação. Usualmente é disponibilizada em tempo real a evolução do IQA, especialmente no caso de grandes aglomerados urbanos ou industriais.[74]
[editar] Qualidade do ar interior

Crystal Clear app xmag.pngVer artigo principal: Qualidade do ar interior

A qualidade do ar interior (IAQ) refere-se à qualidade do ar no interior e exterior dos edifícios e estruturas, especialmente no que se refere à saúde e conforto dos ocupantes edifício. Debruça-se não só na componente química da composição do ar, mas igualmente na sua composição bacteriológica.[75]

Uma má qualidade do ar interior causa efeitos na saúde humana como dores de cabeça, náuseas, irritação nos olhos, bronquite, gripe, pneumonia, conjuntivites ou, a longo prazo, problemas imunológicos e do sistema nervoso, defeitos congénitos, dificuldades reprodutivas ou cancro,[76][77][78] pois estudos apontam para que mais de 90 por cento de um dia normal seja passado em espaços interiores. Como cada pessoa necessita diariamente de cerca de 25 kg de ar, pelo menos 22 kg serão inspirados no seio de espaços fechados.[79]
[editar] Protocolo de Quioto
Mapa do Protocolo de Quioto em 2009. ; Legenda : :* Verde : Países que ratificaram o protocolo. :* Amarelo : Países que ratificaram, mas ainda não cumpriram o protocolo. :* Vermelho : Países que não ratificaram o protocolo. :* Cinzento : Países que não assumiram nenhuma posição no protocolo.

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O Protocolo de Quioto é consequência de uma série de eventos iniciada com a Toronto Conference on the Changing Atmosphere, no Canadá (outubro de 1988), seguida pelo IPCC's First Assessment Report em Sundsvall, Suécia (agosto de 1990) e que culminou com a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança Climática (CQNUMC, ou UNFCCC em inglês) na ECO-92 no Rio de Janeiro, Brasil (junho de 1992).[80][81]

O protocolo constitui um passo importante na luta contra o aquecimento global, pois apresenta objectivos vinculativos e quantificados de limitação e redução dos gases com efeito de estufa.[82][83]

Se o Protocolo de Quioto for implementado com sucesso, estima-se que a temperatura global reduza entre 1,4°C e 5,8°C até 2100, entretanto, isto dependerá muito das negociações pós período 2008/2012, pois há comunidades científicas que afirmam categoricamente que a meta de redução de 5% em relação aos níveis de 1990 é insuficiente para a mitigação do aquecimento global[84].[85][86]
[editar] Estatísticas de emissão de poluentes atmosféricos

A poluição atmosférica é geralmente concentrada em áreas metropolitanas densamente povoadas, especialmente nos países em desenvolvimento onde as normas ambientais são menos restritivas ou inexistente. No entanto, mesmo os países desenvolvidos e com normas e legislação ambientais avançadas se pode verificar níveis elevados de poluentes atmosféricos.
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Cidades mais poluídas do mundo por partículas [88]
Partículas μg/m³ (2004) Cidade
169 Cairo, Egipto
150 Deli, Índia
128 Calcutá, Índia
125 Tianjin, China
123 Chongqing, China
109 Kanpur, India
109 Lucknow, India
104 Jacarta, Indonesia
101 Shenyang, China
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Emissões totais de CO2
106 Toneladas de CO2 por ano:[89] Pais
2.795 Estados Unidos
2.680 China
661 Rússia
583 Índia
415 Japão
356 Alemanha
300 Austrália
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Emissões de CO2 per capita
Toneladas de CO2 anuais per capita:[89] Pais
10 Austrália
8.2 Estados Unidos
3.2 Reino Unido
1.8 República Popular da China
0.5 Índia