Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti
A POLUIÇÃO DA
ESTRATOSFERA
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Regiões da Atmosfera
Principais componentes:
- Nitrogênio diatômico (N2, com 78% das moléculas)
- Oxigênio diatômico (O2, com 21% das moléculas)
- Argônio (Ar, com 1% das moléculas)
- Dióxido de carbono (CO2, com 0,04% das moléculas)
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Figura 1. Estrutura da atmosfera.
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A Química da camada de ozônio
•A química da depleção do ozônio é controlada pela luz procedente do sol
Relação entre a absorção de luz por moléculas e a ativação:
- Um objeto de cor preta absorve luz de 400nm (luz violeta) a
750nm (luz vermelha)
400nm)
- O O2 não absorve luz visível, mas alguns tipos de luz UV (50-
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Figura 2. Espectro eletromagnético.
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•O filtra a maior parte da luz UV na faixa de 120 e 220 nm
•A luz UV mais curta que 120 nm é filtrada na estratosfera e acima dela
pelo O2 e por outros constituintes do ar, como o N2
•A luz UV mais curta que 220 nm não atinge a superfície da terra,
protegendo os seres vivos
•A luz UV na faixa de 220-320 nm é filtrada principalmente pelas moléculas
de O3
UV-C (200-280 nm) totalmente absorvidoO2 situado acima da estratosfera
UV-B (280-320 nm) parcialmente absorvido
UV-A (320-400 nm) sem absorção (menos prejudicial)
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A Camada de Ozônio
- Filtra os raios nocivos (UV)
Propriedades do Ozônio
- Gás
- Está presente em pequenas concentrações na atmosfera
- Medida = unidades Dobson (UD) (0,01mm)
- Quantidade normal = 350 UD (3,5mm)
- Concentrações médias: região equatorial = 250 UD
região subpolar = 450 UD
PV=nRT
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Figura 3. Espectro de absorção do O3; (a) de 200 a 300 nm e (b) de
295 a 325 nm.
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Conseqüências biológicas da depleção de O3
• A redução do O3 permite que mais luz UV-B chegue a superfície da terra
• 1% na redução de O3 aumentaria em 2% a luz UV-B
Danos causados por pela luz UV-B
- Bronzeamento e queimaduras
- Câncer de pele
- Afeta o sistema imunológico dos humanos
- Afeta o crescimento de plantas e animais
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•A luz UV-B pode ser absorvida por moléculas de DNA
•Pessoas de pele clara possuem um máximo de absorção UV solar de
aproximadamente 300 nm
•A maior parte dos casos de câncer de pele se deve a superexposição à
radiação UV-B
•25% dos casos de câncer são melanomas malígnos
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•O período de tempo entre a primeira exposição ao sol e o aparecimento de
melanoma oscila de 15 a 25 anos
•O uso de protetores solares que bloqueavam os raios UV-B, mas não os raios
UV-A, pode levar a um aumento na incidência de câncer de pele.
•1% na diminuição do O3 pode ocasionar de 1 a 2% de aumento na incidência de
câncer maligno de pele
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Cloro e Bromo atômicos como catalisadores X
•Fontes de cloro na estratosfera:
- Compostos clorados
- CH3Cl ( formado nos oceanos)
Quando as moléculas intactas atingem a estratosfera, temos:
CH3Cl + UV-C  Cl• + CH3•
ou
OH• + CH3Cl  Cl• + outros produtos
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Os átomos de cloro são catalisadores X eficientes para a destruição do O3
Cl• + O3  ClO• + O2
ClO• + O  Cl• + O2
-------------------------------------Total
O3 + O  2O2
•Cada átomo de cloro pode destruir cataliticamente milhares de moléculas
de O3 (cerca de 10 mil moléculas)
•Grande parte do cloro está presente na forma cataliticamente inativa
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O cloro se encontra na forma de:
- Gás cloreto de hidrogênio (HCl)
Cl• + CH4  HCl + CH3•
- Gás nitrato de cloro (ClONO2)
ClO• + NO2•  ClONO2
•Uma fonte de cloro são os clorofluorcarbonetos (CFCs)
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•Assim como o cloro, grandes quantidades de brometo de metila são
produzidos pela natureza
•As moléculas chegam a estratosfera e são fotoquimicamente decompostas
formando o bromo atômico
Br• + O3  BrO• + O2
BrO• + O  Br• + O2
•Na estratosfera quase todo o bromo está na forma ativa, pois as formas
inativas (HBr e BrONO2) são fotoquimicamente decompostas de maneira
eficiente pela luz solar
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O buraco de ozônio na Antártida
•O buraco aparece desde aproximadamente 1979
•Ocorre na primavera devido a maior concentração de O3
•Todo o cloro inativo é transformado em sua forma ativa, causando a
depleção do ozônio
•A conversão de cloro inativo em ativo ocorre na superfície de partículas
formadas por uma solução de H2O, H2SO4 e HNO3
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Figura 4. Esquema ilustrativo da produção de cloro
molecular a partir de formas inativas de cloro na
estratosfera.
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A depleção do O3 no Ártico
•No Ártico a depleção do O3 é mais branda do que na Antártida
- Temperaturas mais elevadas
- Melhor circulação de ar
•Os cristais formados são menores, dificultando a formação de cloro ativo
•Em 1995-6 devido ao frio intenso, chegou-se a concentração de O3 de 130
UD, sendo que o normal era de 200 UD