a quÍmica da estratosfera: a camada de ozÔnio · camada de ozônio É uma região que constitui...
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Vítor Diniz
Camada de Ozônio É 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.
A quantidade de ozônio em diferentes regiões
Zonas de climas temperados = 350 UD Trópicos = 250 UD Subpolares = 450 UD
OBS.: Existem algumas variações
naturais na concentração do ozônio em função da estação do ano
Variações da concentração de ozônio ao longo do ano para a região 35o - 600N
280
320
360
400
J F M A M J J A S O N D
Ozô
nio
tota
l (U
D)
Mês 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
Concentração mínima de ozônio total estratosférico na Antártida, em setembro-outubro nos últimos
anos
60
80
100
120
140
160
180
200
1980
81
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83
84
85
86
87
88
89
90
91
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93
94
95
96
97
Ozô
nio
tota
l (U
D)
Ano
Fonte: dados fornecidos por J. Shanklin, British Antarctic Survey, Cambridge, Inglaterra
Gráfico 2
Regiões da atmosfera
Fig. 1
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
O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg
Espectro de absorção do O2 In
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Gráfico 3
Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002
O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg
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
O Espectro Eletromagnético
Fig. 3
http://www.achetudoeregiao.com.br/astronomia/Astrogif/espectroeletromag.jpg
Espectro de absorção do DNA Gráfico 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
Princípios da Fotoquímica Como 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 υ e o comprimento de onda λ da luz.
Fórmulas E = hυ
h = Constante de planck = 6,6262218 x 10-34 J s
λυ = c C = velocidade da luz = 2,997925 x 108 m s-1
E = hc/λ
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 ∆H0 = 495 kJ mol-1
Então: λ = 119.627 kJ mol-1 nm/495 kJ mol-1 = 241 nm
Reações de produção e destruição não-catalítica de ozônio na estratosfera (“ciclo de Chapman”)
O2 UV - C
O O3 O2
UV - B
+ O
Processo catalítico de destruição do ozônio
X + O3 XO + O2
XO + O X + O2
O3 + O 2 O2
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
Distribuição de ozônio sobre Antártica no inverno e primavera
Fig. 6
Fonte: B. J. Johnson, T. Deschler , 1992. Geophysical Research Letters
O Protocolo de Montreal O 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).
O consumo de ODS (Ozone-Depleting Substances) nos últimos 20 anos
Gráfico 03.
Recuperação (lenta) do ozônio nos últimos 20 anos.
Gráfico 04.
O “buraco de ozônio” parou de crescer, mas a recuperação completa ainda está distante.
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.