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A QUÍMICA DA ESTRATOSFERA: A CAMADA DE OZÔNIO
Vítor Diniz
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Camada de OzônioÉ uma região que constitui um “escudo
natural da Terra”, uma vez que filtra os raios ultravioletas (UV).
O aparecimento de um grande “buraco” na camada de ozônio sobre a Antártida, na metade dos anos 80, representou uma crise ambiental de crucial importância.
A quantidade total de ozônio é expressa em unidades Dobson (UD), onde 1 UD = 0,01 mm.
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A quantidade de ozônio em diferentes regiões
Zonas de climas temperados = 350 UD
Trópicos = 250 UDSubpolares = 450 UD
OBS.: Existem algumas variações naturais na concentração do ozônio em função da estação do ano
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Variações da concentração de ozônio ao longo do ano para a região 35o -
600N
J F M A M J J A S O N D280
320
360
400
Mês
Ozô
nio
tota
l (U
D)
Fonte: R. D. Bojkov, L. Bishop and V.E. Fioletov. 1995. Total ozone trends from quality-controlled ground-based. Journal of Geophysical Research 100: 25867 - 25876
Gráfico 1
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Concentração mínima de ozônio total estratosférico na Antártida, em setembro-outubro nos últimos
anos
1980
81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 976080
100120140160180200
Ano
Ozô
nio
tota
l (U
D)
Fonte: dados fornecidos por J. Shanklin, British Antarctic Survey, Cambridge, Inglaterra
Gráfico 2
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Regiões da atmosfera
Fig. 1
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Variação com a altitude de (a) concentração de ozônio (latitudes intermediárias) e (b) temperaturas do ar para diferentes regiões
Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002
Fig. 2
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O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg
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Espectro de absorção do O2In
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Gráfico 3
Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002
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O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
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Espectro de absorção do O3
Gráfico 4
(a)Espectro de absorção do O3 de 200 até 300 nm.
(b)de 295 até 325 nm
Fontes: (a) M. J. McEwan and L. F. Phillips. 1975 Chemistry of atmosfere. (b) J. B. Kerr and C. T. McElroy, Evidence for large up-ward trends of ultraviolet-B radiation. Science
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O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg
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Espectro de absorção do DNAGráfico 5
O grau de absorção de energia luminosa pelo DNA reflete sua sensibilidade biológica a um dado comprimento de onda.
Fonte: adaptada de R. B. Setlow. 1974. Proceedings of the National Academy of Science USA 71:3363-3366
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Princípios da FotoquímicaComo Albert Einstein percebeu pela
primeira vez, a luz pode ser considerada não apenas como um fenômeno ondulatório, mas como também tendo propriedades de partícula.
Ela é absorvida ou emitida pela matéria unicamente em “pacotes finitos” chamados hoje de fótons.
A energia E de cada fóton está relacionada com a freqüência u e o comprimento de onda l da luz.
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FórmulasE = hu
h = Constante de planck = 6,6262218 x 10-34 J s
lu = cC = velocidade da luz = 2,997925 x 108 m s-1
E = hc/l
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O produto hc pode ser avaliado em base molar.
Se o comprimento de onda é expresso em nm: hc= 119.627kJ mol-1
Se:O2 2O DH0 = 495 kJ mol-1
Então:l = 119.627 kJ mol-1 nm/495 kJ mol-1 =
241 nm
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Reações de produção e destruição não-catalítica de ozônio na estratosfera (“ciclo de Chapman”)
O2UV - C O O3
O2
UV - B
+ O
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Processo catalítico de destruição do ozônio
X + O3 XO + O2
XO + O X + O2
O3 + O 2 O2
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Ação do monóxido de cloro na estratosfera em função da latitude no Pólo Sul 16/set 1987
Fig. 5
Fonte: P. S. Zurer. Chemical & Engineering News May 30, 1988
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Distribuição de ozônio sobre Antártica no inverno e primavera
Fig. 6
Fonte: B. J. Johnson, T. Deschler , 1992. Geophysical Research Letters
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O Protocolo de MontrealO uso de substâncias capazes de causar a depleção da camada de ozônio foi controlado desde 1987 bem como desde 01 de janeiro de 2010 não é permitida a fabricação de clorofluorcarbonos (CFCs).
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O consumo de ODS (Ozone-Depleting Substances) nos últimos 20 anos
Gráfico 03.
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Recuperação (lenta) do ozônio nos últimos 20 anos.
Gráfico 04.
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O “buraco de ozônio” parou de crescer, mas a recuperação completa ainda está distante.
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Quando volta ao normal? A expectativa, segundo a UNEP, é que somente após 2050 a camada de ozônio alcance seus níveis de antes de 1980.
Já o desaparecimento do buraco na camada de ozônio nos períodos da primavera é esperado para um período bem maior.