Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti Prof. A POLUIÇÃO DA ESTRATOSFERA mtscotti@gmail.com

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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)

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki Prof. Dr. Marcus Tullius Scotti Figura 1. Estrutura da atmosfera.

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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)

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki Figura 2. Espectro eletromagnético.

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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)

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki Figura 3. Espectro de absorção do O3; (a) de 200 a 300 nm e (b) de 295 a 325 nm.

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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)

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki Figura 4. Esquema ilustrativo da produção de cloro molecular a partir de formas inativas de cloro na estratosfera.

Prof. M.Sc. Hamilton Ishiki 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