Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti

1. Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti Prof. A POLUIÇÃO DA ESTRATOSFERA mtscotti@gmail.com

2. Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti 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)

3. Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti Figura 1. Estrutura da atmosfera.

4. 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) • - O O2 não absorve luz visível, mas alguns tipos de luz UV (50-400nm)

5. Figura 2. Espectro eletromagnético.

6. 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)

7. Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti 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

8. Figura 3. Espectro de absorção do O3; (a) de 200 a 300 nm e (b) de 295 a 325 nm.

9. 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

10. 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

11. 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

13. 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

14. 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

15. 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)

16. 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

17. 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

18. Figura 4. Esquema ilustrativo da produção de cloro molecular a partir de formas inativas de cloro na estratosfera.

20. 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