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QUÍMICA & MEIO AMBIENTE topo
A CAMADA DE OZÔNIO -
()
BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO
O ozônio é um gás rarefeito cujas moléculas são
formadas por três átomos de oxigênio. Concentra-se nas
camadas superiores da atmosfera, a 15 km da superfície,
e forma uma espécie de escudo, com cerca de 30 km de
espessura, que protege o planeta dos raios ultravioleta
do Sol.
O ozônio é formado na linha do
Equador, pois neste ponto a incidência dos raios solares
na atmosfera é mais efetiva, ou seja, os raios
ultravioletas do sol incidem sobre as moléculas de oxigênio
em um ângulo favorável à transformação do oxigênio
(O2) em ozônio (O3).
O primeiro alerta sobre a redução
da camada de ozônio é dado pela Nasa, a partir de
estudos feitos entre 1979 e 1986: o escudo vem perdendo
espessura e apresenta um buraco de 31 milhões de km²
sobre a Antártida, área equivalente a 15% da superfície
terrestre. Em fevereiro de 1992, a Nasa identifica um
segundo buraco, desta vez sobre o Pólo Norte, chegando
às regiões próximas ao Círculo Polar Ártico. A redução
da camada de ozônio aumenta a exposição aos raios
ultravioletas do Sol. Está associada ao crescimento dos
casos de câncer de pele e de doenças oculares, como a
catarata. Para os cientistas, o buraco existente na Antártida
atrasa a chegada da primavera na região e provoca
quebras na cadeia alimentar da fauna local. Pode
contribuir para aumentar a temperatura e acelerar o
degelo das calotas polares.
Cloro destruidor – Em 1987
os cientistas identificam o cloro presente nos compostos
de clorofluorcarbono (CFC) como um dos poluentes responsáveis
pela redução da camada de ozônio. O CFC é usado como
propelente em vários tipos de sprays, em motores de aviões,
circuitos de refrigeração, espuma de plástico, formas
e bandejas de plástico poroso, chips de computadores e
solventes utilizados pela indústria eletrônica. Com uma
vida útil de 75 anos, combina-se com o oxigênio, decompõe
as moléculas de ozônio e forma o gás cloro. Os maiores
produtores e consumidores de CFC vivem no hemisfério
norte. Os países desenvolvidos fabricam, em média, 1 kg
de CFC por pessoa ao ano. Em 1987 representantes de 57 países
reunidos no Canadá assinam o Protocolo de Montreal,
comprometendo-se a reduzir a produção de CFC pela
metade até 1999. Em junho de 1990, o acordo é
ratificado pela ONU (Organização das Nações Unidas).
Ele determina o fim gradativo da produção de CFC até
2010. Mais de 90 nações aderem ao acordo, inclusive o
Brasil.
Formação do buraco –
Apesar da emissão de CFC ser maior no hemisfério norte,
é sobre o Pólo Sul que surge o primeiro e mais extenso
buraco na camada de ozônio. Isso acontece devido à
circulação das massas de ar na atmosfera. Elas circulam
em camadas sobrepostas – vão dos pólos para o
Equador em baixa altitude e retornam do Equador aos pólos
em altitudes mais elevadas – e são capazes de levar
os poluentes a milhares de quilômetros de distância de
seu local de origem. No inverno antártico, de abril a
agosto, a região permanece no escuro e os ventos
carregados de poluentes giram em círculos, atraindo
massas de ar de outras partes da Terra. Em setembro e
outubro, a luz do Sol retorna à região e estimula as
reações químicas que destroem o ozônio. Forma-se o
buraco. Em novembro, o ar que chega de outras regiões
permite uma recomposição parcial do escudo de ozônio.
O buraco diminui de tamanho, mas não fecha completamente.
Contaminação das águas
A maior parte da superfície da
Terra, 70%, é coberta pela água dos oceanos. O ciclo da
água na natureza é indispensável à vida e sua maior
ou menor abundância é determinante para a configuração
dos ecossistemas. As águas também são o destino final
de quase toda a poluição do meio ambiente. Tudo o que
é jogado em ralos de pias, em bueiros, privadas ou mesmo
nos quintais, acaba interferindo no ciclo natural da água.
A maior parte dos poluentes da atmosfera reage com o
vapor de água na atmosfera e volta à superfície sob a
forma de chuvas. Nas cidades e nas regiões agrícolas,
substâncias tóxicas não-biodegradáveis são lançadas
sem tratamento em córregos, lagos, rios e mares. Quando
jogadas no solo ou enterradas no subsolo, atingem e
contaminam os lençóis subterrâneos.
PROCESSO DE FORMAÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO – REAÇÕES
|
(1)
O2
+ raios
ultravioletas à O* +
O*
|
Formação do ozônio |
|
( 2)
O* + O2
+ M
à O3
+ M* |
|
(3)
O3
+ raios ultraviletas
à
O2
+ O* |
O ozônio é transformado
novamente em O2. Isso é que mantém a
concentração do ozônio a nível constante. |
|
(4)
O* + O* +
M
à O2
+
M* |
|
ou |
|
(5)
O* + O3
à
O2
+ O2 |
REAÇÕES DE
ATAQUE À CAMADA DE OZÔNIO
|
(6)
F3C:Cl + raios
ultravioletas
à F3C*
+ Cl* |
Seguidamente ocorrem as
reações 6, 7 e 8 – consumindo o ozônio.
|
|
(7)
Cl*
+ O3
à ClO +
O2 |
|
(8)
ClO + O*
à
Cl* + O2 |
EXPLICAÇÕES COMPLEMENTARES
A letra M está sendo utilizada na demonstração da reação
para representar uma molécula de O2 ou N2
.
Quando aparece M* significa que as moléculas utilizadas
como M, estão excitadas pelo choque provocado do O3
formado com M.
A letra O* significa um átomo de
oxigênio com um elétron livre.
Detalhamento
(1)
O2 + raios
ultravioletas a O* + O*
(2)
O* + O2 + M a
O3 + M*
(3)
O3 + raios ultravioletas a O2 +
O*
(4)
O* + O* +
M a O2 + M*
ou
(5)
O* + O3 a O2
+ O2
Veja, em (2) o O* choca com o O2
e combina-se com ele formando O3 através da
ligação O-O2 libertando energia. O que
acontece com a energia libertada na formação desta ligação?
Bem, para que a molécula não se quebre a energia
libertada é transferida a uma outra partícula que
chamamos aqui de M, que também está presente na
atmosfera. M recebe esta energia e a dissipa na forma de
energia cinética (movimento) gerando calor.
Representamos esta partícula carregada de energia de M*.
O EFEITO ESTUFA -
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O efeito estufa é um fenômeno
que sempre existiu e sempre foi um regulador da
temperatura da terra. Sem o efeito estufa com certeza as
temperaturas médias da Terra seriam muito baixas e
dificultaria a existência de muitas formas de vida. Porém,
o efeito estufa tem se tornado cada vez mais intenso
devido à poluição ambiental provocado pelo homem,
através da queima de combustíveis fósseis como
derivados de petróleo, carvão e pela queima de matérias
orgânicas como madeiras, vegetais e etc. Este efeito
estufa indesejável, tem alterado consideravelmente a
temperatura do globo. O efeito estufa consiste na retenção
de calor por gases como o dióxido de carbono, metano,
CFCs e outros. Sendo o principal responsável pelo efeito
estufa o dióxido de carbono. Como funciona:
1) Os raios solares atingem a
Terra;
2) Parte dos raios refletem na
atmosfera (camada mais superior - estratosfera) e
retornam para o espaço;
3) Parte dos raios atingem a
crosta terrestre (atingem o solo, rios, mares, casas, árvores
e etc.);
4) Estes raios aquecem a matéria
do solo, rios, mares, casas e etc. e são convertidos em
calor pela vibração dos átomos e moléculas;
5) Estes átomos e moléculas
aquecidos, emitem raios infravermelhos, os quais não
enxergamos;
6) Estes raios infravermelhos não
conseguem sair da Terra para o espaço, porque os gases
de efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono,
impedem sua passagem;
7) Sendo assim quanto mais dióxido
de carbono na atmosfera mais calor fica retido e a Terra
fica mais quente.
Para exemplificar, imagine um
automóvel estacionado ao sol. O que acontece?
Bem, você sabe! Ele fica quente,
e muito mais quente por dentro, com todas as janelas e
portas fechadas.
Isso é como o efeito estufa.
Imagine que os vidros do carro são
os gases de efeito estufa, o dióxido de carbono por
exemplo. O sol passa por eles, aquece os bancos do carro,
o volante, o painel e etc. Estes ficam aquecidos e
o calor não tem para onde sair, pois as portas e janelas
estão fechadas. Assim a temperatura dentro do carro
aumenta.
A principal conseqüência do
efeito estufa, sem dúvida é o aumento da temperatura do
globo, causando o degelo das calotas polares. Isso poderá
provocar aumento do nível do mar e inundações em regiões
litorâneas. Além disso, afeta o clima provocando
deslocamentos de ar, como o El Ninho, modificação das
estações climáticas e outros.
A CHUVA ÁCIDA -
(())
O que é chuva ácida ? Chuva ácida
refere-se à deposição úmida de constituintes ácidos,
os quais dissolvem-se nas nuvens e nas gotas de chuva
para formar uma solução com pH inferior a 5,6. Apesar
do termo chuva ácida ter-se generalizado para abranger
também a deposição seca de poluentes ácidos gasosos e
particulados, a tendência atual é usar a expressão
"deposição ácida" para incluir ambas as
formas de deposição, ficando o termo chuva ácida
realmente limitado à deposição úmida dos compostos ácidos.
A água de chuva já é
naturalmente ácida ?
Sim. O gás carbônico (CO2)
atmosférico dissolve-se nas nuvens e na chuva para
formar um ácido fraco: o ácido carbônico (H2CO3). Este
ácido confere à chuva um pH de 5,6. Este valor de pH,
resultante da contribuição de um gás naturalmente
presente na atmosfera, indica que a água de chuva já é
levemente ácida. Entretanto, valores de pH inferiores a
5,6 indicam frequentemente que a chuva encontra-se poluída
com ácidos fortes como o ácido sulfúrico (H2SO4) e o
ácido nítrico (HNO3) e, eventualmente, com outros tipos
de ácidos como o clorídrico (HCl) e os ácidos orgânicos.
O que causa a deposição ácida
?
A deposição ácida é causada
principalmente pelas emissões de dióxido de enxofre (SO2)
e dos óxidos de nitrogênio (NOx = NO e NO2), já que
estes gases são as espécies formadoras de ácidos
fortes mais frequentemente emitidas pela atividade
antropogênica. Estes poluentes primários do ar são
gerados pela queima de combustíveis fósseis - petróleo
e carvão mineral - em veículos e indústrias,
notadamente nas usinas termelétricas, refinarias de petróleo
e indústrias siderúrgicas e, ainda, no processo de
fabricação de ácido sulfúrico, ácido nítrico,
celulose, fertilizantes e na metalurgia dos minerais não
metálicos, entre outros. Uma vez liberados na atmosfera,
estes gases podem ser convertidos quimicamente em
poluentes secundários, como os ácidos sulfúrico e nítrico.
Mas, a chuva ácida pode ter uma
causa natural ?
Sim, em algumas regiões
localizadas, a chuva pode ser acidificada por emissões
naturais provenientes da atividade geotérmica (vulcões
e fontes termais), da queima de biomassa e através de
processos metabólicos em algas, fitoplâncton e em
algumas plantas presentes em ambientes marinhos,
costeiros e continentais. Os oceanos e os litorais
formados de pântanos salgados e manguezais são fontes
expressivas de liberação de compostos ácidos para a
atmosfera.
E como são formados os ácidos
sulfúrico e nítrico?
Estes ácidos são formados na
atmosfera através da oxidação fotoquímica dos gases
SO2, NO e NO2 com radicais livres (principalmente o
radical hidroxila -OH·) ou através da oxidação destes
gases ácidos com o peróxido de hidrogênio (H2O2), com
o ozônio (O3) ou com o oxigênio dissolvido no interior
das nuvens, neblinas e na chuva, neste último caso, uma
reação catalisada por metais traço com o Mn2+ , Fe2+ e
Fe3+.
O alcance da chuva ácida
O dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio, que são
os principais gases formadores da chuva ácida, podem ser
transportados até cerca de 3000 km de distância,
dependendo do vento, da altura das chaminés das fábricas,
da frequência das chuvas e das condições da atmosfera.
A exportação das chuvas ácidas para regiões não
produtoras de poluição foi a causa imediata para que o
problema fosse avaliado à nivel internacional. O Brasil
pode estar levando chuva ácida para o Uruguai, assim
como os países da Europa Ocidental exportam acidez para
a remota Escandinávia.
Chuva ácida é um fenômeno
recente ?
Não. O termo chuva ácida foi
cunhado por um químico, Robert Angus Smith, quando
descrevia a poluição em Manchester, Inglaterra, há
mais de um século. Entretanto, a nível mundial, a
percepção da acidez da chuva só ocorreu a partir da década
de 1950, quando diversos ecossistemas (lagos e florestas,
principalmente) já estavam seriamente comprometidos.
Esta percepção tardia deve-se ao fato de que os
ambientes naturais possuem um longo tempo de resposta a
agressões como a acidificação. A água e o solo
possuem a capacidade de neutralizar adições de ácidos
e bases, e só depois de esgotada esta capacidade é que
o pH destes ambientes sofre mudanças bruscas e
acentuadas.
Todas as regiões têm a mesma
capacidade de neutralizar os ácidos ?
Não. Os ecossistemas terrestres
e aquáticos possuem diferentes graus de sensitividade à
deposição ácida. Esta vulnerabilidade depende da
geologia do leito de rochas, do tipo de solo, do uso do
solo e da precipitação que ocorre naquela área. Rochas
como o calcário, fornecem altos níveis de alcalinidade
e, portanto, uma grande capacidade para neutralizar níveis
acentuados de acidez. Por outro lado, áreas sustentadas
por rochas altamente silicosas como o granito, alguns
gnaisses, quartzito e arenito possuem menor alcalinidade,
sendo portanto muito mais sensíveis ou vulneráveis às
cargas ácidas.
O que acontece quando esta
capacidade de neutralização é esgotada ?
Quando o ambiente não consegue
mais neutralizar a acidez que vem com a chuva, inicia-se
um processo de degradação ambiental que vai desde a
acidificação das águas e do solo, com sérios
problemas de redução da biodiversidade e de alterações
físico-químicas nestes ambientes, até a ocorrência de
declínio de florestas e prejuízos à agricultura e à
pesca. Além disso, a chuva ácida acelera a corrosão e
desgaste de materiais e, no homem, o organismo pode ter
suas funções comprometidas pelo acúmulo de metais
pesados dissolvidos, trazidos pelas águas de chuva
acidificadas.
Quais os efeitos da chuva ácida
sobre o solo e a vegetação?
A solubilidade de metais
potencialmente tóxicos como o alumínio, manganês e cádmio
é dependente do pH e aumenta rapidamente com a diminuição
do pH da solução do solo. O alumínio é fitotóxico e
causa prejuízos ao sistema de raízes, diminuindo a
habilidade das plantas para absorver os nutrientes e a água
do solo, afetando o crescimento das sementes e a
decomposição do folhedo, e interagindo
sinergisticamente com os ácidos para aumentar o prejuízo
às plantas e aos ecossistemas aquáticos. Outro efeito líquido
sobre a vegetação é a redução no seu crescimento ou,
no pior caso, a morte, devido não só à lixiviação
dos nutrientes como o magnésio e o potássio pelo
percolado ácido, mas também por causas secundárias
afetando a planta enfraquecida.
Quais os efeitos da chuva ácida
sobre os ecossistemas aquáticos ?
Um lago ou uma represa
acidificados parecem limpos e cristalinos, mas não contém
vida. Os seres vivos são afetados não só pela acidez
da água em si, que interfere em seus processos fisiológicos,
mas também pela solubilização e mobilização de
metais tóxicos à vida aquática. Em geral, à medida
que o pH da água se aproxima de 6,0, algumas espécies
de crustáceos, insetos e plânctons começam a
desaparecer. Em pH próximo a 5,0, ocorrem variações
mais significativas na comunidade planctônica, algumas
espécies de musgos e plânctons começam a proliferar e
inicia-se uma progressiva perda de algumas populações
de peixes menos tolerantes à acidez. Abaixo de pH 5,0, a
água é relativamente desprovida de peixes, e o fundo do
lago é recoberto com detritos orgânicos, já que as
bactérias têm suas funções prejudicadas em ambientes
ácidos, o que provoca uma redução na taxa de decomposição
de matéria orgânica e um conseqüente aumento de
detritos na água. A interferência na ciclagem de
nutrientes é a principal conseqüência da alteração
das comunidades de microdecompositores.
Quais os efeitos da chuva ácida
sobre os materiais?
A chuva ácida acelera a corrosão
da maior parte dos materiais empregados na construção
de edifícios, pontes, represas, equipamentos
industriais, redes de canalização de água, depósitos
de armazenamento subterrâneos, turbinas hidrelétricas e
cabos elétricos e de telecomunicações. Pode também
desgastar e descolorir monumentos antigos, prédios históricos,
esculturas, ornamentos e outros objetos culturais
importantes. A pintura dos automóveis, o concreto e o
vidro das edificações também deterioram-se rapidamente
com a acidez da chuva.
Quais os efeitos da chuva ácida
sobre a saúde?
Suspeita-se da existência de
riscos indiretos para a saúde humana, causados por
metais como chumbo, cobre, zinco, cádmio e mercúrio,
liberados dos solos e sedimentos por causa do aumento da
acidez. Esses metais podem atingir as águas subterrâneas,
rios, lagos e correntes usadas para a provisão de água
potável e ser introduzidos nas cadeias alimentares que
chegam ao homem. Deste modo, o homem pode apresentar sérios
problemas neurológicos após anos de ingestão de água
de chuva não tratada ou através do peixe contaminado
por metais pesados.
As soluções
Incentivar o transporte
coletivo.
Utilizar metrôs em
substituição à frota de ônibus a diesel.
Incentivar a descentralização
industrial.
Dessulfurar os combustíveis
com alto teor de enxofre antes da sua distribuição e
consumo.
Dessulfurar os gases de
combustão nas indústrias antes do seu lançamento na
atmosfera.
Subsidiar a utilização de
combustíveis limpos (gás natural, energia elétrica de
origem hidráulica,energia solar e energia eólica) em
fontes de poluição tipicamente urbanas como hospitais,
lavanderias e restaurantes.
Utilizar
combustíveis limpos em veículos, indústrias e
caldeiras.
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