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FLG 0114 – Mudanças ClimáticasGlobais e Implicações LocaisDisciplina Ministrada pelo Prof. Dr. Conti

Aula de Ricardo Augusto Felicio

Sistemas de Defesa da Atmosfera Terrestre– A Ozonosfera –

1 – Introdução

O presente resumo de aula visa instruir os alunos de graduação em Geografiasobre a formação do ozônio da atmosfera (troposfera e estratosfera) bem comoexemplificar os diversos processos de reação deste gás com moléculas naturais eantropogênicas. O estudo pretende formar uma opinião crítica e esclarecida sobreconceitos preservacionistas. As informações apresentadas baseiam-se nas incertezasda quantidade de dados e de resultados científicos e não nos relatórios duvidosos dosorganismos internacionais e a especulação da mídia em geral.

Para tanto, são abordados todos os mecanismos de defesa do planeta Terra,findando na ozonosfera, o último recurso natural de defesa.

2 – Defesas do Planeta Terra

Quando abordamos um planeta pela óptica cósmica, notamos que a suaexistência, por si só, pode ser considerada uma bênção. Longe de entrar em méritosespiritualistas e religiosos, mas levando em conta todo um caos existente noUniverso. A complexa formação de um sistema planetário requer equilíbrio entreforças descomunais. Aliado a isto, temos a formação de uma estrela central (ou duas,formando um sistema binário, ou três, formando um ternário) que devem se acenderpela fusão de seus átomos primordiais de Hidrogênio, quando as forçasgravitacionais são imensas. Forma-se o gás nobre Hélio e libera-se colossalquantidade de energia e partículas ionizadas pelo espaço interplanetário (espaçocompreendido dentro do sistema Solar). Esta é uma descrição muito simplória daformação de um sistema. Internamente, ainda existem os planetas. Cada um delestêm uma particularidade. Quando se observa bem de perto, as características de um,não se aplicam aos outros. O que nos mostra que a Natureza, como um todo, temmuitas facetas desconhecidas. Contudo, a vida na Terra existe e aqui mostraremoscomo ela é um desafio ao grande reino cósmico. Abordaremos, criteriosamente, ossistemas de defesa do planeta, os quais incluem a sua atmosfera.

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Astronômicas: Dentro do próprio sistema Solar temos muitos corpos celestesde pequenas dimensões que vagam pelo espaçointerplanetário. Suas origens são as mais diversas. A maiorparte é composta de gases congelados com poeira. Outros sãosilicatados e ainda há os ferrosos. Estima-se que a maior partedestes surjam por restos de cometas, colisões de planetóidesdo sistema Solar original e outros do cinturão de cometas daborda do nosso sistema, conhecido por Cinturão de Oort.Denominamos estes corpúsculos celestes de Meteoróides.

Defesa: A maior parte dos meteoróides é afastada do sistema Solar interiordevido aos planetas gigantes que habitam o sistema Solar exterior. Aprincipal barreira de proteção é exercida por Júpiter que tem cerca de 1000vezes o volume da Terra. A gravidade destes “irmãos mais velhos” étamanha que cerca de 99,99% dos meteoróides caem nestes planetas ou sãodesviados de suas rotas com destino ao centro do sistema (Fig.1).

Núcleo do Planeta: Pela colossal quantidade de ferro e níquel e pelo giro veloz domovimento de rotação que o planeta Terra possui, forma-senaturalmente, um imenso campo magnético como umaespécie de bobina. A força do campo é tamanha que suasespiras magnéticas atingem a marca de mais de 65.000km dedistância (mais de 10 vezes o raio da Terra). Este escudorecebe o nome de Magnetosfera (Fig.2).

Defesa: primeira linha de defesa do material particulado de alta energiaemitido pelo Sol (prótons e elétrons) extremamente nocivo. Esta “chuva” departiculados recebe o nome de Vento Solar e é barrada ao atingir amagnetosfera. Pouquíssimo consegue passar, pois a maior parte colide, sendoricocheteada. Outra parte é desviada e segue o campo magnético. Aconvergência do campo ocorre sobre os pólos geográficos. A incidênciadeste material na atmosfera (principalmente na alta e média) forma oseletrometeoros conhecidos por Auroras (Boreal, no Norte e Austral, no Sul).

Cinturões Radioativos: Compostos por particulados e átomos radioativos (a maiorparte de prótons, mas há elétrons também) que foramaprisionados pelo campo magnético atuante damagnetosfera, porém, estão bem mais próximos da Terra.Os mais famosos são os cinturões de Van Allen (queatuam de 10.000 a 58.000km) e, o mais recente,descoberto pelo mesmo cientista, durante o AnoGeofísico Internacional – IGY, em 1958, que atua entre400 a 1.300km. Estes cinturões são naturais, contudo, ahumanidade já “implantou” seus próprios cinturõesartificiais, pelas detonações de artefatos termonuclearesna atmosfera, ocorridos até a década de 1980 e algunscientíficos, na alta atmosfera (1958, IGY até 1962, Fig.3).

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Defesa: atuam como uma segunda linha de defesa eletrônica ao materialparticulado de alta energia emitido pelo Sol. O que tem muita energia,ficou barrado da magnetosfera. As partículas de menor energia quepassaram serão bloqueadas nos cinturões radioativos, tanto os naturaiscomo os artificiais. Desta maneira, a atuação da magnetosfera e cinturõesradioativos em conjunto fazem uma defesa seletiva das partículasenergéticas que rumam em direção a Terra (Fig.4).

Atmosfera: Partindo da superfície do planeta e atingindo cerca de 400km dealtitude, a atmosfera da Terra exerce proteção física eeletromagnética. Cada camada da atmosfera possui interaçãocaracterística, ora com material particulado radioativo, ora pelainteração da radiação incidente. Ela, como um todo, exerceproteção por atrito dinâmico contra um corpo invasor.

Defesas no aspecto físico: levamos em conta a atuação sobre osmeteoróides que porventura, conseguiram penetrar no sistema Solarinterior e que por sua vez estão em rota de colisão com a Terra. A defesaocorrerá por atrito dinâmico, o meteoróide passará para a categoria demeteoro e será queimado durante a entrada. A composição do meteoro éde suma importância para seu tempo de vida na atmosfera. Se a maiorparte for de gelo, este será sublimado na entrada. O risco potencial deimpacto é baixo, desde que seu raio não ultrapasse +/-500m (se foremmaiores, normalmente se partem). Os meteoros silicatados e ferrosos sãopreocupantes, pois a queima é lenta e sobrevivem bem a entrada.Meteoros deste tipo, com +/-200m de raio são potencialmente perigosos.Defesas biológicas: possível vida extraterrestre microbiana que porventuraviajasse em um meteoróide seria extinta na entrada, devido ao calorgerado na queima. Isto exerceria uma proteção contra uma suposta“contaminação” hipotética ao sistema biológico da Terra.Defesas contra radioatividade e de radiação eletromagnética: Cadacamada da atmosfera exerce uma proteção seletiva. A ionosfera exerceproteção contra material particulado radioativo de menor intensidade quesobreviveu tanto à magnetosfera quanto aos cinturões radioativos.Também exerce proteção aos comprimentos de onda eletromagnéticos dealta energia como o Raio Gama e Raio X. Quando muito ionizada, refleteondas eletromagnéticas de baixa energia (rádio) emitidos da superfície.Desta maneira, a ionosfera é a interface entre as defesas radioativas eeletromagnéticas. A partir dela, em direção a superfície, teremos atermosfera, mesosfera e estratosfera, todas também exercem proteção, masesta será cada vez mais eletromagnética do que radioativa. Em suma, ascamadas da alta atmosfera fazem a defesa seletiva das energias incidentes.Quanto mais alto for o nível de energia (da partícula ou do comprimentode onda), mais alta na atmosfera ela será inibida ou transformada (Fig.5).

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Fig.1 - Planetas Gigantes:

Fornecem a proteção astronômica contra osmeteoróides que vagam pelo sistema Solar(o espaço interplanetário) pela atuação doseu grande campo gravitacional. Júpiter tempapel decisivo neste campo de defesa.Primeiro por ser o maior do sistema esegundo, por estar bem próximo da borda dosistema interior (quinto planeta).

Fig.2 - Núcleo do Planeta:

Composto de materiais ferrosos pesados ealiado ao rápido movimento de rotação, oplaneta forma uma imensa bobinamagnética. Surge a Magnetosfera comomeio de defesa eletrônico. Este escudoprotege a Terra da atuação do Vento Solar.Exerce também proteção para a atmosfera,pois inibe a ação de perda de massa para oespaço por causa das colisões com osparticulados do vento solar.

Fig.3 – Cinturões Radioativos:

Descobertos por Van Allen, atuam nas faixasbaixas de 400 a 1.300 km e nas altas de10.000 a 58.000km. As explosõestermonucleares na atmosfera livre (militares)e na atmosfera superior (científicas)formaram outros cinturões artificiais.Exercem defesa contra os particulados dealta energia provenientes do Sol quepassaram pela magnetosfera.

Fig.4 – Magnetosfera e Van Allen:

Atuando em conjunto, a magnetosfera e oscinturões radioativos de Van Allen fazem adefesa seletiva dos particulados. Os de altaenergia serão barrados ou defletidos pelamagnetosfera. Os remanescentes de energialigeiramente inferior que passarem, serãobarrados nos cinturões radioativos.

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Fig.5 – Partículas radioativas oucomprimentos de onda eletromagnéticos dealta energia são barrados nas camadas maisaltas da atmosfera. Conforme os níveisenergéticos diminuem, a interação ocorre nascamadas mais baixas. Esta é a ação seletivade defesa da atmosfera.

Para saber mais:Meteoróide: corpúsculo celeste que vaga pelo espaço interplanetário, menores que asteróides, sem rotadefinida. Caem cerca de 1 milhão deles na Terra por dia, a maior parte do tamanho de poeira. Júpiter defendebem o sistema Solar interior. A última grande defesa foi em 1994 quando o cometa Shulmaker se despedaçouao se aproximar do planeta gigante;Meteoro: por definição clássica, corpo suspenso na atmosfera terrestre (nuvem, gota, avião, passarinho). Nadefinição moderna, acrescenta-se a expressão “que produzem fenômeno meteorológico”. Portanto, quando ummeteoróide penetra na atmosfera, torna-se um meteoro (produz luminescência, por exemplo). O últimoregistro de um grande meteoro que passou pela atmosfera e não caiu (portanto, não tornou-se meteorito) foiem 1978, no Canadá. A grande velocidade adquirida na sua entrada na atmosfera e o pequeno ângulo deincidência foram suficientes para que ele voltasse ao espaço;Meteorito: é o meteoro que sobreviveu à queima na atmosfera e atingiu a superfície. Enquanto estiversuspenso na atmosfera, ele é denominado meteoro. De cada dez, sete caem no mar. Dos três remanescentes,um será encontrado na Antártida. Um meteorito de 2km de raio é suficiente para extinguir a vida na Terra. Emsimulações de modelos, se o mesmo caísse no oceano, conseguiria colocá-lo em órbita.

Para saber mais:A radioatividade é diferente de radiação eletromagnética.Radioatividade é a energia irradiante, emitida por material que sofre decaimento de partícula. Normalmente omaterial emite partículas em forma de nêutrons e prótons, mas há elétrons também.Radiação é a energia em forma de onda eletromagnética, gerada por fótons (raio X, ultravioleta, luz visível,infravermelho etc.).

Neste estudo, estamos interessados na última camada de defesa de todo essecomplexo sistema: a Ozonosfera. Conforme vimos na Fig.5, o nível de energiadetermina a interação com a camada atmosférica. Como a radiação de comprimentode onda da freqüência do ultravioleta é a de menor energia (em relação às outrasradiações extremamente nocivas como Gama e X), a sua interação será máxima nacamada mais baixa de defesa, ou seja, na estratosfera. Então, a defesa máxima aosraios ultravioletas ocorrerá nesta camada.

3 – A Ozonosfera (“Camada de Ozônio”)

Para descrever o surgimento da ozonosfera, precisamos relembrar algunsfatores importantes: Os constituintes atmosféricos, a distribuição dos valores depressão atmosférica em relação à altitude e conceitos de físico-química:

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3.1 Constituintes atmosféricos: A distribuição dos gases naturais na atmosferapermanece inalterável, pois sua variação é considerada mínima, seja qual for aamostra escolhida, em local ou altitude. Com isto, notamos que a atmosfera possuiuma enorme quantidade de nitrogênio (78,00%), seguida de oxigênio (21,00%). Oargônio, um dos gases nobres, é o terceiro majoritário dos constituintes (0,93%).Todos os outros gases são considerados traços (porque literalmente formam umtraço em qualquer gráfico de síntese). Inclua nesta lista todos os outros gases nobrese o dióxido de carbono (CO2) que é representado por 0,033% do total (Fig.6 e 7).

Fig.6 – Constituintes majoritários daatmosfera terrestre e suas porcentagensproporcionais.

Fig.7 – Ampliação dos gases traços quepermite obter a noção de proporção.

Como vimos, o gás oxigênio, chamado também de oxigênio molecular, poispossui dois átomos de oxigênio em sua formação, é um dos constituintesmajoritários. Ele será fundamental como matéria prima para a formação do gásozônio (ou ozona), um estado transitório do oxigênio e que possui três átomos emsua formação (Fig.8).

Oxigênio Atômico – O(altamente reativo)

Oxigênio Molecular – O2

(estável) Ozônio – O3

(instável e altamente reativo)Fig.8 – Estados do Oxigênio: como gás, o oxigênio molecular, com formação par (O2) éestável, mas nas formações ímpares, apresentando-se na forma de oxigênio atômico (O) ougás ozônio (O3) são altamente reativos, com tempo de vida curto.

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3.2 Pressão atmosférica X Altitude: a troposfera responde por praticamente toda amassa da atmosfera, pois cerca de 90% desta está abaixo da altitude de 16km,simplesmente pela ação da força de gravidade (Fig.9). Logo em seguida temos atropopausa e acima desta, a estratosfera. Nesta camada, a densidade do ar é baixa (apressão atmosférica é um pouco maior que 50mb em 20km de altitude). Porém,mesmo com uma densidade tênue, temos massa atmosférica suficiente para que asinterações com os comprimentos de onda curta eletromagnéticos provenientes doSol possam ocorrer. Portanto, em toda a extensão da estratosfera ocorrem asinterações da radiação ultravioleta. Como a densidade é maior na camada maisbaixa da estratosfera, teremos como resultante a maior concentração do gásozônio (Fig.10). Didaticamente, é exatamente nesta posição que situaremos aOzonosfera, mas devemos sempre lembrar que ela não se limita abruptamente emuma certa altitude. Simplesmente vai se diluindo conforme subimos. Já no sentidooposto, observando-se para o lado de baixo da estratosfera, onde se situa atropopausa, a queda na concentração é mais visível, tendo em vista que esta camadaé caracterizada por uma forte isotermia. Esta propriedade atenua os movimentosverticais de mistura (Fig.11).

Fig.9 – Distribuição de massa da atmosferanas primeiras camadas. Cerca de 90% estáinclusa na troposfera.

Fig.10 – Perfil de temperatura nas camadasatmosféricas. A concentração de ozôniomáximo ocorre na camada mais baixa daestratosfera (entre 20 e 30km de altitude).

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Fig.11 – distribuição do ozônio na troposferae estratosfera. Note que a alta concentraçãositua-se na baixa estratosfera. Quase atotalidade do ozônio está nesta camada.

3.3 Conceitos de físico-química: como vimos, o ozônio é um estado instável etransitório do gás oxigênio que, por sua vez, é estável. Então, para que o ozôniopossa existir, há a necessidade de se provocar a instabilidade do oxigênio molecular(O2). Como todo processo de mudança, a geração de instabilidade requer energia(alguém tem que fazer o trabalho!). A única fonte natural disponível é a energiaincidente de ondas curtas, provenientes do Sol, em forma de radiação ultravioleta eluz visível. Com a adição deste último elemento ao sistema, a instabilidade poderáocorrer, portanto, as moléculas de gás oxigênio (O2) poderão ser quebradas paragerar átomos livres de oxigênio. Estes são essenciais para a formação do ozônio.

Na química, os processos existentes para quebra de moléculas comfornecimento de energia são: pirólise (através do plasma do fogo), eletrólise (atravésda passagem de eletricidade) e fotólise (através da incidência de energiaeletromagnética, ou seja, fótons). É exatamente este último processo, a fotólise,também chamado de fotodissociação, que ocorre na estratosfera para a formação doozônio. Veremos detalhadamente as fases deste processo mais adiante.

4 – A Medição do Ozônio

Dobson é o responsável pelo método de quantificar o ozônio presente naatmosfera. A idéia consiste em reduzir todo o gás contido em uma colunaatmosférica à pressão em superfície, com uma temperatura conhecida. Então, se todoo ozônio sobre uma certa área fosse comprimido para 1atm (1013,25mb) que é aPressão Média ao Nível do Mar – PMNM, com uma temperatura de zero grauCelsius (0ºC), teríamos a formação de uma lâmina de 3mm de espessura,correspondendo a 300 Unidades Dobson – UD. Este é o valor médio do ozônio,usado como a primeira referência de normalidade (Fig.12).

Quanto aos métodos de medição, eles podem ser ativos ou passivos,localizados em superfície ou embarcados em plataformas espaciais. É importantenotar que quanto mais simples for o método de medição, menores serão asinterações diretas que geram maiores probabilidades de erros.

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Fig.12 – Conceituando a unidade de medida de concentração de ozônio formulada porDobson e seu padrão de normalidade primário de 300UD.

Medição Passiva da Superfície: É considerada a mais eficiente. Utiliza radiômetrosespeciais para a freqüência do espectro eletromagnético do ultravioleta B (UV B). Aquantidade de radiação incidente fora da atmosfera é conhecida (teórica da constantesolar). Quando se subtrai a radiação UV B medida pelo instrumento, pode-se avaliarquanto interagiu na ozonosfera. Com isto, sabe-se a quantidade de ozônio (Fig.13).

Medição Passiva do Espaço: No espaço, a plataforma espacial sustenta oradiômetro UV B posicionado para baixo. Ele observa uma faixa de UV B refletidapela superfície, devido ao albedo teórico. A medida é muito mais complexa e exigeauxílio de processamento de dados e outros comprimentos de onda (faixa azul dovisível). O resultado final é o saldo do UV B que chegou ao radiômetro do satéliteapontado para o Sol (ou o valor teórico obtido da constante solar) menos o valorobtido das interações na atmosfera pelo radiômetro UV B apontado para baixo(Fig.13).

Medição Ativa da Superfície: É realizada por dispositivos ativos que iluminam oalvo e aguardam a resposta da interação com o mesmo. O aparelho que faz amedição ativa é chamado LIDAR. É semelhante ao processo do RADAR, porémutiliza ondas de luz ao invés de rádio para iluminar os alvos. As ondas normalmentesão geradas por pulsadores LASER de UV. Tem suas limitações de uso, como porexemplo, interações diversas com outros gases, particulados e nebulosidade, o queexige processamento matemático extra (Fig.14).

Medição Ativa do Espaço: A plataforma espacial sustenta outro dispositivochamado sondador. Há uma complexidade do uso de diversos canais (as vezes, maisde 2700 canais) e de processamento matemático para se estimar os valores de UV B.

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Fig.13 – Métodos de medição passiva do ozônio. Esquerda: Radiômetro UV B nasuperfície é o processo mais simples e eficiente. Direita: Satélite embarca um ou doisradiômetros UV B (se forem dois, um deles apontará para o Sol). A quantidade deinterações requer mais processamento para obter valores estimados confiáveis de UV B. Assetas vermelhas indicam a parcela de energia que interagiu e aqueceu a estratosfera.

Fig.14 – Método de medição ativa do ozônio através de LIDAR. O dispositivo tem avantagem de poder ser utilizado tanto de dia como de noite, pois ilumina os seus alvos. Asinterações com outros gases, particulados e até nebulosidade, presentes na atmosfera,inferem alguns problemas de medição que necessitam processamento matemático extra.

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Para saber mais:Os dispositivos passivos são chamados sensores e necessitam de uma fonte externa que ilumine os alvos paraque estes possam ser observados (nossos olhos, por exemplo). Os dispositivos ativos possuem suas própriasfontes de iluminação. Após emitir seus feixes, passam para o estado passivo e registram o que iluminaram(salvo aqueles que possuem os dois processos concomitantes). Note que a palavra iluminação está no seusentido amplo e envolve qualquer forma de energia, como ondas mecânicas sonoras e não somente luz.Exemplos:RADAR – Radio Detection and Ranging (detecção e rastreamento por rádio), utiliza ondas eletromagnéticasna freqüência do rádio (1 a 3 metros de comprimento);SODAR – Sound Detection and Ranging (detecção e rastreamento por som), utiliza ondas sonoras mecânicas(freqüências de 20 a 30.000Hz ou mais e podem ser ouvidos por humanos – apelidados de arapongas); eLIDAR – Light Detection and Ranging (detecção e rastreamento por luz), utiliza ondas eletromagnéticas nasfreqüências do Infravermelho até o raio X, normalmente pulsadores LASER – Light Amplification byStimulated Emission of Radiation (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação).

5 – A Formação do Ozônio

O ozônio é um gás que existe em estado puro e livre na atmosfera terrestre. Oprefixo “ozo” vem do grego que significa com aroma ou cheiro forte e característico(em algumas definições de ozônio, ele é penetrante e desagradável).

O ozônio está presente na troposfera, em baixíssima concentração (sendo aquiconsiderada poluente) e na estratosfera, em concentração elevada (com seus efeitosprotetores benéficos).

Ozônio na Troposfera: surge nos processos de queima de combustíveis em motoresveiculares (álcool e gasool), processos industriais e pela interação do gás oxigênio(O2) com a fraquíssima radiação UV C remanescente (raro). Notamos o porquê destegás ser considerado um poluente na troposfera. Além de tóxico para os seres vivos(reage com as mucosas) ele tem origem categoricamente antropogênica.

Ozônio na Estratosfera: surge pela fotodissociação do gás oxigênio (O2) através daradiação ultravioleta C (UV C) altamente energética e nociva (dentro do espectro doultravioleta).

Concluímos então, que a formação do ozônio está ligada à existência do gásoxigênio (O2) na estratosfera e a incidência da radiação UV C sobre ele (Fig.15).

Fig.15 – Espectro eletromagnético. O ultra-violeta C, o mais energético e nocivo, é oprecursor da formação do ozônio, pois estafreqüência reage no gás oxigênio (O2), cau-sando sua fotodissociação. Com a quebra damolécula, surgem dois átomos de oxigênio,fundamentais para a formação do ozônio.

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Observando o processo por partes, a uma altura suficientemente elevada, naestratosfera, os raios ultravioleta C do Sol são suficientemente intensos parafotodissociar (desmantelar) a molécula de gás oxigênio (O2) produzindo dois átomosde oxigênio atômico excitado, O, ou também conhecido por 1D (Fig.16). Por sermuito reativo, o oxigênio atômico (O) poderá reagir com qualquer outra molécula,mas como a quantidade de gás oxigênio é majoritária (lembre-se de que ele é um dosconstituintes atmosféricos), a probabilidade de um encontro entre o oxigênioatômico e o molecular é grande. Quando isto ocorre, surge a molécula do ozônio(Fig.17). Contudo, o ozônio também sofrerá fotodissociação, mas desta vez com oUV B. É exatamente este o seu papel protetor. Logo que sofrer a incidência deultravioleta B, a molécula é desmantelada, formando novamente oxigênio molecular(O2) e oxigênio atômico (O). O processo rapidamente recomeça (Fig.18).

Fig.16 – Passo 1, surgimento do oxigênioatômico pela incidência de UV C sobre amolécula de gás oxigênio:

O2 + γγ = O + O

sendo γ, a radiação UV C.

Fig.17 – Passo 2, surgimento do ozônio peloencontro do oxigênio atômico reativo(gerado no passo 1) com uma moléculaestável de gás oxigênio. Esta etapa éimediata e rápida:

O2 + O = O3

Fig.18 – Passo 3, interação do ozônio com aincidência de UV B. Este é o processo deproteção que a molécula produz. Nainteração, o ozônio é fotodissociado, libe-rando infravermelho termal (IV Ter) queaquece a estratosfera. No final, teremos gásoxigênio e oxigênio atômico, reiniciando oprocesso:

O3 + γγ = O + O2sendo γ, a radiação UV B.

Em suma, este é o processo natural de formação da molécula de ozônio.Então, qual seria o problema com a camada de ozônio? O próximo capítulo aborda ahipótese de destruição antrópica. Vejamos com mais detalhes este problema.

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6 – Hipótese Antrópica

Vimos, anteriormente, que o ciclo de formação do ozônio é rápido e dependeexatamente da presença do gás oxigênio (O2) e a incidência da radiação ultravioletaC (UV C). Levantemos agora os seguintes fatos:

¬ O ozônio é um gás de formação ímpar, altamente reativo;­ Seu tempo de vida é extremamente curto, pois irá reagir com quase todas asoutras formações químicas que encontrar;® Por ter essa propriedade reativa, não é a toa que o ozônio é utilizado comodesinfetante bacteriológico/químico.

Na hipótese antrópica, o ozônio tem diminuído por causa dos gases tipo CFC– Clorofluorcarbono, lançados pelos processos industriais. Estes gases CFC’safetariam a permanência do ozônio, pois o cloro (Cl) de suas moléculas quebrariamseu ciclo de regeneração, ou simplesmente reduziriam a formação do ozônio,alterando a rápida interação entre o oxigênio atômico (O) e o oxigênio molecular(O2). Observemos o quadro abaixo (Fig.19):

Fig.19 – Ciclo de formação do ozônio. Notamos que no passo 4 do ciclo, o ozônio possuidois “inimigos naturais”. O próprio ozônio, pois duas moléculas de O3 se cancelammutuamente, formando três moléculas de O2, ou o encontro com um oxigênio atômico (O),formando duas moléculas de O2. A terceira reação seria com gases traços antrópicos, comoo cloro (Cl) derivado de CFC, por exemplo.

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Notamos na Fig.19 que o problema antrópico aparece nas supostas reaçõescom gases do tipo CFC que liberam cloro atômico quando sofrem fotodissociação naestratosfera. Contudo, o processo é lento e as chances de um cloro livre achar umamolécula de ozônio são mínimas. Embora alguns estudos afirmem categoricamenteque seu tempo de vida é longo, as chances da colisão são infinitamente pequenas.

A pergunta é saber se os gases traços antropogênicos interferem mais no ciclodo ozônio do que os gases traços naturais.

IMPORTANTE: Quase todas as moléculas que entrarem na estratosfera, naturaisou antropogênicas, estarão sujeitas os processo de fotodissociação causado pelaincidência das radiações de alta energia (UV por exemplo). Ou seja, não é apenas ogás oxigênio e ozônio que sofrem esse processo. Água, dióxido de carbono, dióxidode nitrogênio etc. também sofrerão a fotodissociação e são fatores pouco exploradosno ciclo do ozônio.

7 – Os CFC’s e os Fluidos Refrigerantes

Até por volta de 1930, eram usados como fluidos refrigerantes principalmentea amônia (NH3), o butano (C4H10), o isobutano [HC(CH3)3], o propano (C3H8), odióxido de enxofre (SO2) e o cloreto de metil (CH3Cl). Contudo, como sãosubstâncias tóxicas e/ou explosivas, podendo colocar em risco a vida humana emcaso de vazamento, foram abandonadas (exceto em algumas aplicações mais oumenos especializadas) e substituídas pelos clorofluorcarbonos (CFC’s).

A amônia, em particular, sendo o fluido de maior efeito refrigerante, continuasendo utilizada em instalações de grande porte como fábricas de gelo, armazénsfrigoríficos, equipamentos de refrigeração industrial e em pistas de patinação, ondeconta o fator energético e onde podem ser implementados procedimentos desegurança.

Além de equipamentos de refrigeração, os CFC’s passaram a ser usados emaparelhos condicionadores de ar, em borrifadores (sprays), na fabricação de espumade poliestireno (isopor®) e em uma série de outros produtos. Os CFC’s sãocompostos orgânicos cujas moléculas contêm carbono e flúor e, em muitos casos,outros halogênios, principalmente o cloro, se apresentam no estado líquido ougasoso a temperatura ambiente e são não tóxicos, incolores, sem cheiro, nãoinflamáveis e não corrosivos. Alguns dos CFC’s mais usados atualmente são: R11 –Freon 11® (CCl3F), R12 – Freon 12® (CCl2F2), R22 (CHClF2) e R502 (mistura de48,8% de CHClF2 com 51,2% de C2ClF5).

Desde a sua criação, os CFC’s foram liberados na atmosfera sem maiorespreocupações porque eram considerados gases seguros e estáveis. O suposto dano nacamada de ozônio causado pelos CFC’s foi descoberto no final da década de 1970.Então, acordos internacionais foram estabelecidos para eliminar progressivamente ouso desses produtos e foram desenvolvidos, para serem usados numa faseintermediária de transição, os hidroclorofluorcarbonos (HCFC’s), compostos à base

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de hidrogênio, cloro, flúor e carbono, que supostamente danificam muito menos acamada de ozônio. Atualmente, são usadas como fluidos refrigerantesprincipalmente misturas binárias de CFC’s com HFC’s (hidrofluorcarbonos) ou comHCFC’s.

Contudo, existem centenas de gases antropogênicos lançados na atmosfera eo CFC é apenas uma pequena parcela deles. Vejamos o processo de fotodissociaçãode uma molécula de Freon 12®, o dicloro-difluor-carbono (CCl2F2) que conseguiuatingir a estratosfera. Os raios ultravioleta do Sol conseguem quebrar a forte coesãodesta grande molécula, mas liberam apenas um cloro atômico (Cl) e o restante formacloro-difluor-carbono (CClF2), permanecendo na estratosfera (Fig.20). No passoseguinte, o cloro atômico livre encontra uma molécula de ozônio e reage com ela,formando monóxido de cloro (ClO) e gás oxigênio (Fig.21). Na etapa final, omonóxido de cloro necessita encontrar (difícil de acontecer) um oxigênio atômicopara se estabilizar. Quando isto ocorrer, formar-se-á gás oxigênio e o cloro ficarálivre novamente (Fig.22).

Fig.20 – Passo 1, surgimento do cloroatômico pela incidência de UV sobre amolécula de dicloro-difluor-carbono:

CCl2F2 + γγ = CClF2 + Cl

sendo γ, a radiação UV.

Fig.21 – Passo 2, a molécula de ozônio reageao encontrar um cloro atômico reativo(gerado no passo 1). Esta etapa é lenta, nosentido de ser difícil de ocorrer. Do produto,forma-se monóxido de cloro e gás oxigênio:

Cl + O3 = ClO + O2

Fig.22 – Passo 3, o monóxido de cloro sóconseguirá liberar o cloro em forma atômicase porventura encontrar um oxigênioatômico. Se isto ocorrer, teremos a formaçãode gás oxigênio (molecular) e a liberação decloro atômico (no box vermelho):

ClO + O = Cl + O2

Há várias contestações do processo. A mais evidente é que as chances sãomínimas de um cloro atômico livre achar um ozônio (estatisticamente, há cerca de

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três moléculas de ozônio para cada litro de ar estratosférico). Em seguida, omonóxido de cloro precisa encontrar um oxigênio atômico livre, o que também édifícil de acontecer. Só assim, um cloro atômico voltaria a estratosfera para poderreagir novamente com outro ozônio. Em teoria, o passo 2 se repetiria por até 50vezes antes do cloro atômico se combinar em algo mais estável.

Para saber mais:Os materiais halógenos têm propriedades refrigerantes muito boas, principalmente quando formam moléculasleves. Pertencem a família 7A da Tabela Periódica que são o Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Iodo (I) eAstato (At), este último, um dos três artificiais abaixo do Urânio (U).

8 – Combinações com os Naturais

Observemos agora o efeito sobre os gases naturais. Sabemos que afotodissociação também atua sobre eles. No caso, dióxido de nitrogênio (NO2),dióxido de carbono (CO2) e o vapor d’água (H2O) representam uma parcela muitomaior que os outros gases traços, inclusive antrópicos. A ação do ultravioleta sobreestas moléculas na estratosfera forma compostos que neutralizam o ozônio ouretardam a sua formação. Suas origens são as mais diversas como a ação dosrelâmpagos na formação das bases nitrogenadas, os processos convectivos, quelevam vapor d’água para as altas altitudes, a queima de biomassa, a respiração dosseres vivos e o mais terrível de todos, a erupção ou explosão de um vulcão (Fig.23).

Fig.23 – Diversas origens dos gases naturais: relâmpagos, vegetação, oceanos e vulcões.

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Quando estas moléculas naturais chegam à estratosfera, sofrerão o processode fotodissociação, gerando outras moléculas inibidoras ou retardadoras de ozônio.No caso, tanto pela combinação com oxigênio atômico que estiver livre ou pelaneutralização da própria molécula de ozônio.

Dióxido de Nitrogênio (NO2): atua como inibidor de formação de ozônio, pois umavez que atinge a estratosfera, procura se estabilizar com um oxigênio atômico livre,não necessitando de radiação solar (Fig.24). O produto desta combinação émonóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2). Uma vez formado, omonóxido de nitrogênio é muito estável. O problema ocorre se, porventura, eleencontrar uma molécula de ozônio (como sempre, altamente reativo). De imediato,haverá síntese e como resultado teremos o retorno do dióxido de nitrogênio (NO2) egás oxigênio (Fig.25).

Fig.24 – Passo 1, a molécula de dióxido denitrogênio reage ao encontrar um oxigênioatômico reativo. O processo independe dapresença de luz solar, embora as chances dese encontrar oxigênio atômico sejam grandesapenas na presença desta:

NO2 + O = NO + O2

Fig.25 – Passo 2, a molécula de monóxidode nitrogênio é muito estável. Somente umencontro com o ozônio poderia formar novoscompostos. Ou seja, o ozônio foi destruídoao invés de fazer seu papel de interagir como UV B. No produto, forma-se dióxido denitrogênio e gás oxigênio:

NO + O3 = NO2 + O2

Dióxido de Carbono (CO2) e Vapor D’água (H2O): contribuem como retardadoresda formação do ozônio, pois estas duas moléculas, ao serem fotodissociadas, geramradicais altamente reativos. O processo começa com a incidência de radiação UVsobre as duas moléculas que atingiram a estratosfera. O dióxido de carbono geramonóxido de carbono (CO) mais estável e oxigênio atômico (O) reativo. O vapord’água gera o radical hidroxila (OH) e um átomo de hidrogênio (H). Estes produtosservem como retardadores de formação de ozônio, pois necessitam de oxigênioatômico para se estabilizar. Podem também destruir ozônio quando reagem com elepara a mesma finalidade de estabilização (Fig.26).

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Fig.26 – retardadores gerados pelafotodissociação do dióxido decarbono e água. Os produtos reagemcom o oxigênio atômico ou com amolécula de ozônio para tentar seestabilizarem:

CO2 + γγ = CO + OH2O + γγ = OH + H

Resumindo...O ozônio (O3) reage praticamente com tudo e não somente com os CFC’s.O oxigênio atômico, que auxilia na formação do ozônio, também reage com

tudo, incluindo o próprio O3.

Pergunta...Será que não existem fatores de maior potencial neste processo?

9 – Atividade Solar

Se o ozônio é um estado transitório do oxigênio e necessita de radiaçãoultravioleta para existir, então é mais notório estabelecer uma relação diretamenteproporcional à quantidade de energia desta freqüência que incide sobre a Terra e aprodução de ozônio na estratosfera (Fig. 27).

Fig.27 – Interação da produção de ozôniocom a quantidade de energia incidente naestratosfera no comprimento de onda do UV.A sugestão de proporcionalidade é plausível.

A quantidade de energia do Sol é praticamente uma constante, mas asfreqüências de emissão não o são. Ele pode compensar emissões de energia emoutros comprimentos de onda. Por exemplo, emitir um pouco menos no visível, masemitir mais no ultravioleta. Sabemos que a atividade solar possui ciclos de 11 anos,alternando máximos e mínimos. Durante esse processo, diversos fenômenos solaresocorrem como manchas solares, flares, protoplasmas, grupo de manchas etc. O quese percebe é que o número de manchas solares incide na quantidade de radiaçãoultravioleta emitido pelo Sol. Quanto menos manchas, menos radiação ultravioleta,mínimo solar (e mais radiação visível, ou seja, brilho).

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Notemos que o ano de 1996 coincidiu com um "mínimo solar", ciclo 23, ouseja, quando a atividade solar esteve num mínimo, o Sol produziu menos radiaçãoultravioleta (UV) que é essencial para a produção de O3, isto é, menos UV, menorconcentração de O3. O Sol atingiu um máximo (não tão máximo) de atividade em2000, ciclo 23 (Fig.28) e a concentrações de O3 aumentaram. Em 2007-2008, o Solestará num novo mínimo, menos UV, e o “buraco” na camada de ozônio voltará acrescer. O máximo solar de 2000 foi suficiente para aumentar as concentraçõesglobais de O3 em cerca de 3% acima da média (Fig.29). Um ponto interessante, éque existe um possível ciclo solar, de cerca de 90 anos (Ciclo de Gleissberg). Este,prevê que o Sol vai estar num grande mínimo de atividade (minimum minimorum)nos próximos dois ciclos solares (próximos 22 anos), ou seja, de agora até os anos2022-2023, caso se repitam os ciclos anteriores (1890-1915 e 1800-1825).

Fig.28 – Ciclo solar 23. Notamos que o número de manchas solares indica a atividade solar.Quanto maior o número, maior a atividade e maior é a produção de ozônio. Há pequenasflutuações, consideradas anomalias normais durante os períodos de curtíssimo prazo.

Fig.29 – Notar o contraste das concentrações de ozônio nos ano de 1996 e 2000/2001.

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A Climatologia estuda exatamente os grandes ciclos de variação dosparâmetros. As concentrações de ozônio são cíclicas. Elas interagem com os ciclossolares de +/-90 anos, de 11 anos, os ciclos sazonais das estações do ano e o ciclodiurno. Muitos trabalhos iniciais, inclusive do próprio Dobson indicavam mudançasabruptas de mais de 1000% nas medidas de concentrações de ozônio em questão deuma hora, tamanho é o efeito reativo desta molécula de estado transitório dooxigênio.

Na Antártida: Como o ozônio necessita de radiação UV C para existir, concluímosque durante o inverno polar, a concentração deste gás deverá cair abruptamente.Aliado a isto, temos as correntes de jato ao redor de toda a Antártida quepraticamente formam um circuito fechado em altitude. Este fenômeno cria umconsiderável isolamento, não permitindo a facilidade de troca das massas de arsuperiores. Ou seja, dificulta a mistura de ar com concentração elevada de ozônio(baixa latitude) com um outro, deficiente deste gás (alta latitude). Contudo, aochegar a primavera, a situação se estabiliza e as concentrações aumentam até o verãoaustral (Fig.30A a D). Em anos de mínimo solar, as concentrações são baixas sobrea Antártida, mas não devem ser consideradas como alarmantes, mas simpertencentes ao seu ciclo natural, ou seja, anomalias da normalidade (Fig.31).

Fig.30A a D – Concentrações de ozônio crescem sobre a Antártida, conforme aumenta aincidência da luz solar pela mudança das estações do ano, desde a primavera, até o verão.

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Fig.31 – Alguns anos são mais custosos para a normalização das concentrações do ozôniosobre a Antártida, com a chegada da primavera. Os anos de 1997 e 1998 foram muitopróximos do mínimo solar. O ano de 1999 não foi, mas deve ser considerado umaanomalia. Isto chama a atenção para mostrar que o processo não é completamentecompreendido.

10 – Cômputo do Ozônio e a Controvérsia do Nimbus 7

Anomalias na camada de ozônio sempre existiram e já eram divulgadas desde1930. Em 1950, R. Penndorf, do Laboratório da Força Aérea, em Cambridge,EEUU, analisou os dados do período 1926-1942, da estação de Tronsoe, Norte daNoruega. Ele notou registros de concentrações de ozônio de valores tão baixosquanto 50UD e uma grande variabilidade diária, com um fator quase 10 (ou seja,1000%) entre o máximo e o mínimo registrados, ou seja, existiam registros muitomaiores que 500UD. Ele chamou essa anomalia de baixas concentrações de“buracos na camada de ozônio”. Porém, a expressão só ficou famosa depois que J.B.Farman, do British Antarctic Survey (BAS) publicou um trabalho na revista Natureem 1985, utilizando as informações do satélite meteorológico de órbita polar dasérie Nimbus. No caso, o Nimbus 7 possuía espectrômetro para medição de radiaçãototal e constatou baixas concentrações de ozônio. A expressão também foi usada por

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causa de problemas computacionais. As placas geradoras de vídeos da épocaformavam apenas 4 cores. Algumas conseguiam gerar 16. Como a cor preta foiatribuída à valores de concentrações baixas de ozônio (como 150UD) surgia, nomeio do monitor de vídeo, sobre o cartograma da Antártida, uma enorme manchapreta!

Mas o que ficou obscuro em toda a divulgação sobre o ozônio foi a questão:Se os gases CFC’s são emitidos pelo mundo inteiro (principalmente pelos paísesdesenvolvidos do Hemisfério Norte) por que o “Buraco na Camada de Ozônio” sóaparece sobre a Antártida?

Poderemos tentar responder a essa pergunta com alguns fatos históricos ehipóteses interessantes. Em 1960, o cientista Gordon Dobson, utilizando dadoscoletados na Antártida durante o Ano Geofísico Internacional (1957-1958) escreveuem seu livro que “as anomalias na camada de ozônio sobre a Antártida são naturais”.Ele não utilizou a expressão “buraco” e sim “anomalia”. A hipótese sugerida é que oHemisfério Sul possui uma climatologia totalmente diferente do Hemisfério Norte.A Antártida, dentro deste contexto, tem as suas particularidades. As diferenças sãomarcantes como a alta atividade de ciclones extratropicais, distribuição do campo detemperatura, tamanho da superfície dos oceanos, existência da Corrente CircumpolarAntártica – CCA, existência de um continente no pólo Sul, corrente de jato fechadaem altitude, albedo etc. É mais lógico imaginar que há uma singularidade para oozônio também (Fig.32).

Fig.32 – Esquerda, concentrações de ozônio no final do inverno de 2004. É possível notarque as maiores concentrações coincidem com a região do cinturão de ciclonesextratropicais, mostrada no mosaico de imagens de satélites de órbita polar, à direita.

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Para saber mais:No início, os computadores de console emitiam sinais de vídeo apenas para caracteres ou poucos pontosgráficos. Os aceleradores de vídeo dos computadores são algo recente. Os primeiros foram os ComputerGraphics Accelerator – CGA que geravam 4 cores. Em seguida, Extended Graphics Accelerator – EGA quegeravam 16 cores. Nos anos 1990 surgem os Video Graphics Accelerator – VGA, com 255 cores e os SuperVideo Graphics Accelerator – SVGA que geravam, dependendo da resolução, 16 milhões de cores.Atualmente passamos do Ultra Video Graphics Accelerator – UVGA, de altíssima resolução e todo oespectro de cores.

Para saber mais:Existem uma infinidade de satélites para os mais diversos propósitos, entretanto, só existem três maneirasseguras de orbitar o planeta que dependem da aplicação do satélite.Órbita Geossincrônica – o satélite percorre o espaço sempre observando o mesmo ponto da superfície doplaneta. Exige órbitas afastadas (mais de 36.000km) e altas velocidades;Órbita Equatorial – o satélite percorre o Equador terrestre, mas em sentido contrário de rotação do planeta. Asórbitas são baixas, na faixa dos 500km de altitude e grandes velocidades;Órbita Polar – o satélite percorre de um pólo ao outro, com uma inclinação superior à 95º. Desta maneira, elepode observar várias latitudes durante um dia. As órbitas são baixas também, com grandes velocidades.

Para saber mais:O satélite Nimbus 7 era um satélite de órbita polar e foilançado em 1978. Era equipado com o Total Ozone MappingEspectrometer – TOMS, Espectrômetro para Mapeamento deOzônio Total. Um dispositivo do fino estado da arte, com omáximo de tecnologia da época e que foi desenvolvido paraquantificar o ozônio total presente na atmosfera. Note que osresultados apresentados são médias. Estas, dissimulam ouamenizam as informações de máximos e mínimos, tãoimportantes no cômputo do ozônio.

11 – Considerações Finais

Após nosso estudo das defesas do planeta Terra, em especial a Camada de Ozônio,podemos resumir os principais aspectos importantes abordados:

¬ As defesas da atmosfera terrestre são seletivas e vão eliminando os riscospotenciais de origem extraterrestre (partículas radioativas, radiações nocivas)conforme estas penetram nas camadas. Os mais nocivos são extintos nas camadasaltas.­ Há suficiente quantidade de radiação solar ultravioleta na estratosfera de modoque possa existir fotodissociação de moléculas de gases que lá habitam.® A radiação UV C e o gás oxigênio (O2) são os responsáveis pela formação doozônio na estratosfera, ou seja, formam a ozonosfera (camada de ozônio).¯ Uma vez formado o ozônio, este irá interagir com a radiação UV B através defotodissociação. No processo, o ozônio libera radiação infravermelha termal queaquece a estratosfera, daí seu perfil de temperatura ser inverso ao da troposfera.° Durante o processo de recombinação entre oxigênio atômico, gás oxigênio eozônio, outras moléculas “oportunistas” podem atrapalhar o ciclo. Notamos que

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estas moléculas podem ser tanto de origem antrópica (CFC’s, por exemplo) quantode origem natural.± A variação da concentração de ozônio, em geral, deve estar associada aosdiversos ciclos solares e não somente a ação de gases que atrapalham a suaformação. Sobre a Antártida, notamos que há particularidades sazonais entre asestações do ano. Destaca-se que estas particularidades devem ser próprias dasdiferenças encontradas entre os dois hemisférios do planeta.

Quando se tem dúvida sobre algo desconhecido, a posição tática maisaplicável é a contenção. Está é a idéia de conservadorismo: “Não se expor aosriscos!”. É importante esclarecer a todos sobre as incertezas científicas atuais, poisas nossas bases de dados ainda são muito pequenas e insuficientes. Não há indíciosreais que os gases do tipo CFC estejam destruindo o ozônio estratosférico e criarfalsas verdades para argumentar os conceitos conservadores não é correta. A idéiade conservação deve se fundamentar exatamente no princípio da incerteza. Com adúvida atual que paira sobre a comunidade mundial, é melhor reduzir as atividadesque possam interferir nos sistemas climáticos globais.

Anexo 1: Posições entre a Política X Ciência

O lado alarmista:

"Estamos frente ao maior perigo que a humanidade já enfrentou". Esta foi a frasedita pelo Dr. Mostafa Toba, diretor-executivo do Programa das Nações Unidas parao Meio Ambiente e ganhador do prêmio Nobel pela descoberta, em seu projeto depesquisa, da “Destruição da Camada de Ozônio pelos CFC’s”.

O lado da contestação: com argumentos fortes, e que foram recentemente reveladosao mundo (muitos incluídos nesta explanação de aula). Faço minhas as palavras doProf. PhD. Luiz Carlos Baldicero Molion, descritas abaixo:

“Se me permitirem, eu gostaria de tecer alguns comentários sobre emissões de gasesde efeito-estufa para a atmosfera, provenientes das atividades humanas. Eu souprofessor no Departamento de Meteorologia da Universidade Federal de Alagoas evenho estudando o assunto há mais de 15 anos. Em primeiro lugar, gostaria dealertá-lo para não acreditar em tudo que é publicado por organizações pertencentes aONU, pois, muitas vezes, tais ações e orientações têm o objetivo de fazer com quepaíses de primeiro mundo continuem a manter sua hegemonia, em termoseconômicos e tecnológicos.“Este parece ser o caso do IPCC (Painel Intergovernamental de MudançasClimáticas), ONU, que tem tratado de emissões de gases e que liberou recentementeseu “Third Assessment on Climate Change” (3° avaliação sobre mudanças

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climáticas) que aumentou, ainda mais, as estimativas de aumento da temperaturaglobal se a concentração de CO2 e outros gases de efeito-estufa dobrarem, variandoagora de 1,5 °C a 5,6°C. A figura 10 do Sumário Técnico do próprio IPCC mostraque, para os últimos 17 anos, houve uma tendência na concentração de metano(CH4) de -0,09% ao ano, o que significa que seu crescimento tem sido negativo eque a concentração de CH2 poderá se estabilizar em 2005 e diminuir a partir desseano, apesar de os rebanhos de ruminantes terem crescido nesse mesmo período. Astaxas de aumento de CO2 também têm decrescido, passando de 0,45% ao ano nocomeço dos anos 1980 para 0,41% ao ano no início dos anos 1990 (decréscimo de0,04%), enquanto as emissões humanas passaram de 5,4 Gigatoneladas de carbono(GtC) por ano para 6,8 GtC/ano, um aumento de 26% no mesmo período. Asconcentrações desses gases de efeito-estufa dependem muito da temperatura dosoceanos que cobrem 71% do planeta. Os oceanos são os grandes reservatóriosdesses gases, contendo, por exemplo, cerca de 60 vezes mais CO2 que a atmosfera.Quando os oceanos estão quentes, a absorção de gases diminui, quando eles seesfriam a absorção de gases aumenta. Assim, bastaria um pequeno resfriamento datemperatura dos oceanos para mudar completamente as projeções feitas pelo IPCCsobre o aquecimento global.“Há quase 10 anos, reanalisei as séries de ozônio de Oslo e Tronsoe, Noruega, eescrevi um trabalho mostrando que as concentrações de ozônio estratosféricos sãoaltamente variáveis e dependem da variação de fatores internos e externos aosistema Terra-atmosfera, como produção de radiação ultravioleta pelo Sol e apresença de aerossóis vulcânicos. A verdade é que não há evidências científicas deque a camada de ozônio na estratosfera esteja sendo destruída pelos compostos declorofluorcarbono (CFC’s), que são gases utilizados em refrigeração (geladeira, arcondicionado), como Freon 11® e Freon 12® da Du Pont. O que ocorreu foi que,como os CFC’s se tornaram de domínio público e já não podiam ser cobradosdireitos de propriedade (royalties)sobre sua fabricação, as indústrias, que controlama produção dos substitutos (ICI, Du Pont, Atochem, Hoechst, Allied Chemicals),convenceram “certos” governos de países de primeiro mundo (começou com Sra.Margareth Tatcher, ex-ministra da Inglaterra) a darem apoio para a “a farsa dadestruição da camada de ozônio e do aumento do buraco de ozônio na Antártida”pois, agora, os seus substitutos recebem royalties.“O Freon 12®, por exemplo, custava US$1,70/kg e seu substituto R-134 custa quaseUS$20,00/kg. Como essas 5 indústrias têm suas matrizes em países de primeiromundo e pagam impostos lá, não fica difícil de se concluir para onde vai nossodinheiro e de quem é o interesse de sustentar uma idéia, ou hipótese tão absurdacomo essa da destruição da camada de ozônio pelo homem. Na minha opinião, essahipótese é uma atitude neocolonialista, ou seja, de domínio dos países ricos sobre ospobres, através da tecnologia e das finanças. Países tropicais, como Brasil e Índia,precisam de refrigeração a baixo custo. A hipótese da destruição da camada deozônio é uma forma de transferir dinheiro de países pobres para países ricos, que já

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não possuem recursos naturais e têm que sobreviver explorando os outrosfinanceiramente.“Uma das minhas preocupações é que o assunto já está sendo tratado nos livrosde Ciências que as crianças usam e parece que vamos formar uma geraçãointeira, ou mais, baseados em afirmações, ou "dogmas", sem fundamentocientífico.“O Brasil foi forçado a assinar o Protocolo de Montreal, que bania os CFC’s. Erauma das exigências do FMI para renegociar a dívida externa e receber maisempréstimos. Daí, eu ter afirmado, e continuo convicto, que a “eliminação dosCFC’s como argumento que destroem a camada de ozônio” nada mais é do que umaatitude neocolonialista. Daqui alguns anos (100 anos??) quando provarem a verdade,ou seja, que a camada de ozônio jamais foi ameaçada pelo atividades humanas, vãover quão medíocres eram os cientistas do final do século XX e início do século XXIe certamente receberemos os mesmos comentários e adjetivos que utilizamos hojepara criticar a atitude da Igreja Católica durante o período da Inquisição na IdadeMédia que atravancou o desenvolvimento da Ciência com “dogmas” absurdos.“O desinteresse atual sobre o estado da Camada de Ozônio (O3), ou seja,porque o PNUMA , OMM e as ONG’s da vida não falam mais sobre o assunto,reside no fato de a Indústria já ter conseguido seu intento, ao forçar a aceitaçãodos substitutos (R-134, por exemplo), e voltar a faturar mais, transferindorecursos de países pobres, carentes de refrigeração a baixo custo, para os paísesricos, detentores da patentes e dos “royalties”, ou seja, a eliminação dos CFC’sfoi um ato de NEOCOLONIALISMO. Portanto, o assunto “ficou fora demoda”.“Para complicar a situação dos que defendem, com propósitos escusos, que ohomem possa destruir a Camada de Ozônio ou aumentar o “Buraco deOzônio”, este diminuiu depois de 1996*. (*visto durante a explanação deste texto de estudo dirigido).(...)“Dessa forma, é possível que a camada de O3 naturalmente diminua em função domenor fluxo de UV. (Dentre as centenas de estudiosos – e consultores de indústriasde gases de refrigeração – será que só eu sei disso?!).“Será que acertarei minha “previsão”? E aí? Serão os “substitutos”, ou osremanescentes dos CFC’s, os causadores da diminuição (flutuação??) da camada deO3 no futuro? Esperar e ver o que acontece!”

Para completar as afirmações do Prof. Molion, aqui estão alguns dados:

A retirada completa dos CFC’s do mercado está prevista para 2010 e aretirada dos HCFC’s para 2030, data esta que coincide com a publicação de suapatente também. O objetivo final será manter apenas os HFC’s, compostos dehidrogênio, flúor e carbono, que não causam dano à camada de ozônio, mas sãoextremamente caros.

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Anexo 2: Outras Atividades Danosas ao Ozônio

Há muitas atividades que geram sub-produtos gasosos que são descartadoscomo lixo na atmosfera. Dentre estas temos os lançamentos de foguetes espaciais oubélicos, vôos de aviões (principalmente os estratosféricos) e atividades industriaisem geral. Como experiência profissional própria na carreira de meteorologista,posso demonstrar o exemplo vivido no pólo petroquímico de Camaçari, Bahia, osegundo maior do mundo. Neste local, realizávamos o controle de 38 gases tóxicoslançados na atmosfera (não eram todos) e constatávamos que as vezes, 19 deles(50%) passavam dos limites impostos pelos órgãos e normas de meio ambiente.Note que quase todos possuem cloro e, uma vez atingido a estratosfera, sofrerãofotodissociação como o CFC, mas nem por isso estão proibidos de serem emitidos.

Cloreto de Metileno; Estireno;1,2 Dicloroetano; Clorometano;1,2 Diclorobenzeno; Clorofórmio;1,4 Diclorobenzeno; Triclorofluormetano;Tolueno; 1,1,2 Triclorotrifluormetano;Etilbenzeno; Tetracloreto de Carbono;Benzeno; 1, 3, 5 Trimetilbenzeno;Cloreto de Vinila; 1, 2, 4 Triclorobenzeno;Diclorotetrafluoretano 1, 1, 2, 2 Tetracloroetano;

m-p-Xilenos.

Anexo 3: Efeito do Ultravioleta na Saúde

Só para recordarmos, o ultravioleta C (UV C) não chega à superfície, pois éabsorvido totalmente pelo oxigênio molecular (O2). O Ultravioleta B (UV B) chegaà superfície em quantidade que vai depender exatamente de quanto que o ozônio(O3) conseguiu bloqueá-lo na estratosfera. Mas o ultravioleta A (UV A) que é maisfraco de todos, chega praticamente ileso à superfície (Fig.A).

Fig.A – Espetro do ultravioleta e a Camada deOzônio. O UV C é extinto na estratosfera pelogás oxigênio (O2). O UV B vai chegar àsuperfície em quantidades que vão dependerdas concentrações do ozônio (O3). O UV Apraticamente chega ileso à superfície, pois nãotem energia suficiente para fotodissociarmoléculas ou provocar outras interaçõesrelevantes.

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Existem muitas pesquisas feitas, até o momento, sobre a ação direta doultravioleta, em diversas faixas (A, B e C). A maioria é de laboratório e emcondições controladas. Elas testam a incidência destas radiações sobre animais evegetais. Os resultados são deveras alarmistas. Contudo, quando o laboratório énatural e os espécimes são da Antártida e regiões sub-antárticas, os resultados sãodiferentes. Estes seres vivem durante a primavera, verão e início do outono nesteslugares e não sofrem, aparentemente, danos por estarem expostos às anomalias doozônio. Conclui-se que a vida selvagem tem outros mecanismos de defesa, ou então,as anomalias do ozônio sempre existiram e seus genótipos sabem lidar com elas.

Contudo, há um paradoxo biológico em relação aos seres humanos. Era de seesperar que as radiações ultravioleta menos nocivas não causassem problemas, masnão é assim que ocorre. O UV A, de menor energia (maior comprimento de onda)deveria interagir menos nos seres vivos (particularmente, nos seres humanos, a açãodo UV A sobre o tecido tegumentar deveria ser superficial). Analogamente, o UV B,de maior energia (menor comprimento de onda, Fig.B) sob responsabilidade de serfiltrado pelo ozônio, deveria interagir mais profundamente no tecido tegumentar.Mas infelizmente não é isso que ocorre. Exatamente o UV A, que não possuibloqueios naturais e chega à superfície, é o mais nocivo. Sua ação ocorre nascamadas profundas da pele o que causa distúrbios preocupantes como tumores eenvelhecimento precoce da pele (Fig.C).

Fig.B – Recordando o espectroeletromagnético e as posições dosdiversos tipos de ultravioleta. Note que oUV A, de menor energia (próximo dovisível) deveria interagir pouco no tecidotegumentar dos seres vivos (em especial,os humanos) mas não é isto que de fatoocorre.

Quanto aos produtos que exercem proteção aos raios ultravioleta, 90% delesatuam sobre o UV B (justamente aquela radiação sob responsabilidade do ozônio) enada sobre o UV A. Salvo as exceções que registram em seus rótulos que a açãoFator de Proteção Solar – FPS se aplica às duas radiações. Se isto não ocorrer, aproteção é apenas para o UV B.

Para saber mais:Os produtos de proteção solar se dividem pelo fator de proteção que podem exercer. Eles são cinco: óleobronzeador, loção bronzeadora, moderador solar, protetor solar e bloqueador solar.É importante registrar os efeitos de envenenamento da pele com as substâncias bloqueadoras. Se um produtotem FPS30 e garante proteção de 95% enquanto que outro, de FPS60 garante proteção de 97%, não há lógicaem se aplicar 100% a mais de substâncias químicas à pele para se ter um ganho nominal de apenas 2% degarantia.

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Fig.C – Esquema pictórico da ação das radiações UV A e UV B sobre o tecido tegumentar.Há efeitos benéficos e maléficos. Deve-se se expor com cuidado aos raios solares. Overdadeiro segredo é o equilíbrio.

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Em suma, o UV B, em dose certa, é necessário, pois estimula melanócitos,aumenta a pigmentação, encapsula DNA celular e produz pré-vitamina D que depoisserá convertida em vitamina D, essencial para a fixação de cálcio nos ossos. Aradiação UV A não tem utilidade conhecida.

Algumas pesquisas médicas, ainda não divulgadas por poderem alarmar aspessoas ou formar opiniões errôneas devido a mal entendidos, obtiveram resultadoscontraditórios. As peles negras ou brancas, sob incidência do UV A, indicaramalternância de resultados maléficos. Quanto maior foi o espaço amostral (número depessoas) mais visível tornou-se esta indicação. Isto sugere que a interação do servivo com o UV A e UV B seja um caráter individual, onde alguns desenvolvemmais defesas que outros, tornando mito que peles negras sejam mais resistentes queas brancas. Contudo, que fique bem claro que estas características são pessoais decada ser vivo. A cautela e a moderação à exposição ainda são os melhores conselhospara ambos os tipos de pele.

Anexo 4: Resumo das Combinações Químicas

Para auxiliar o estudante deste material, segue uma síntese das combinaçõesquímicas do oxigênio puro, abordadas no texto e as descrições retratadas diversasvezes.

Diferentes Formas de Descrever as CombinaçõesAlotrópicas do Elemento Oxigênio

Esquema Pictórico doNúmero de Átomos

Significado idêntico onde se lê Oxigênio Atômico ouOxigênio Reativo ou Átomo de Oxigênio, pois referem-se ao átomo solitário (excitado) ou elementar do oxigênio.

Forma Ímpar – O(instável e reativo)

Significado idêntico onde se lê Oxigênio Molecular ouGás Oxigênio, pois são a mesma molécula com doisátomos de oxigênio. Forma Par – O2

(estável)Significado idêntico onde se lê Ozônio ou Ozona ouMolécula de Ozônio ou Gás Ozônio, pois são a mesmamolécula com três átomos de oxigênio.

Forma Ímpar – O3

(instável e reativo)

Ricardo Augusto FelicioB.Sc. Meteorologista – USPM.Sc. Meteorologia Antártica – INPEAluno Dr. Climatologia Antártica – FFLCH – DGF – USP

Correio eletrônico: ricaftnt@yahoo.com