a quÍmica da estratosfera: a camada de ozÔnio · camada de ozônio É uma região que constitui...

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

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

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

tens

idad

e re

lativ

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orçã

o

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.