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População, Recursos e Ambiente 2013-14

PROTEÇÃO DA CAMADA DE OZONO

António Gonçalves Henriques 1

António Gonçalves Henriques 2013-10-31 1

PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO

António Gonçalves Henriques

1.O que é a camada de ozono?

2.Historial das acções e medidas desenvolvidas

3. Instrumentos Legais Vigentes

4.Acções Futuras

PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO





• A Camada de Ozono (O3) é uma camada na atmosfera que absorve a maior parte da radiação UV do sol.

O QUE É A CAMADA DE OZONO?

• Contém concentrações relativamente elevadas de ozono. A concentração de ozono na atmosfera é de cerca de 0,6 ppm, e é de menos de 10 ppm na Camada de Ozono.

• A Camada de Ozono encontra-se principalmente na parte inferior da estratosfera , de aproximadamente 15 a 30 km de altitude, embora a espessura varie sazonalmente e geograficamente.

• É mais espessa para latitudes mais elevadas.

Comprimento de onda (μm)

Raios X Raios ultravioleta Visível InfraV


FORMAÇÃO DO OZONO

O ozono (O3) é um gás tóxico, explosivo, oxidante poderoso e bastante raro e que se concentra essencialmente na estratosfera, 90%, na forma de um véu protector, que filtra 99% da radiação UV que atinge o topo da atmosfera.

Na troposfera é prejudicial à saúde e promove o Smog Fotoquímico!

Forma-se através de ciclos catalíticos por fotólise de O2 activada por acção dosda radiação ultravioleta UV...

32

2

OOO

OOO UV

Esta camada é mais fina no equador e mais espessa nos pólos apesar das variações sazonais afectadas pela radiação UV disponível e pelo movimento da atmosfera.





• A Camada de Ozono foi descoberta em 1913 pelos físicos franceses Charles Fabry e Henri Buisson . As propriedades foram explorados em pormenor pelo meteorologista britânico GMB Dobson, que desenvolveu um espectrofotómetro simples que é usado para medir o ozono estratosférico a partir do solo .

• Entre 1928 e 1958 foi estabelecida uma rede mundial de estações de monitorização do ozono, que continuam a operar.

• A “unidade Dobson” , uma medida da densidade de ozono.

• A camada de ozono absorve 97-99 % da luz ultravioleta de média frequência do Sol (entre 200 nm a 315 nm ) , que de outra forma danificaria as formas de vida expostas na Terra.

O QUE É A CAMADA DE OZONO?


UNIDADE DOBSON

Todo o ozono num prisma vertical sobre uma

determinada área é comprimido à pressão de

1 atm e à temperatura de 0ºC.

Forma uma camada de 3 mm de espessura

correspondente a 300 unidades Dobson

Área da base

do prisma





OBSERVAÇÃO DA CAMADA DE OZONO


BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV

Toda a radiação UVC (com comprimentos de onda na banda de 100-280 nm) é bloqueada na atmosfera pelo oxigénio (O2), na banda de 100-200 nm, ou pelo ozono (O3), na banda de 200-280 nm.

A radiação da parte inferior da banda UV-C e a radiação UV com mais energia acima desta banda provoca a formação da camada de ozono, quando um único átomo de oxigénio produzido por fotólise de uma molécula de oxigénio (O2) reagir com outra molécula de oxigénio (O2).

A camada de ozono também bloqueia a maior parte, mas não a totalidade, das radiações UV-B, da banda de 280-315 nm, que produz as queimaduras solares.

A radiação UV mais próxima da luz visível, UV-A, da banda de 315-400 nm, não é praticamente bloqueada pelo ozono, pela que a maior parte atinge o solo.

A radiação da banda UV-A não provoca vermelhidão da pele, e não há evidência de que provoque danos a longo prazo.





EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV A exposição à radiação UVB em excesso contribui para a formação de cancro da pele, cataratas e para a produção de vitamina D. Para além disso, o aumento de UV junto do solo conduz a um aumento de ozono troposférico, que é um poluente com risco para a saúde de seres humanos.

A radiação UVB é um agente mutagénico primário que só penetra através da epiderme, a camada exterior da pele, resultando em mutações do ADN . Estas mutações podem ser relacionadas com sinais específicos do fotoenvelhecimento, como enrugamento da pele, e em danos no colagénio e na elastina.

A camada epidérmica não contém vasos sanguíneos ou terminações nervosas, mas apenas melanócitos e células basais incorporadas. Após a exposição a raios UVB , os melanócitos produzem melanina, um pigmento que confere à pele o tom bronzeado. A radiação UVB provoca a formação de sardas e manchas escuras, que são sintomas de fotoenvelhecimento . Com a exposição constante aos raios UVB , os sinais de fotoenvelhecimento podem aparecer, e podem desenvolver-se lesões pré-cancerosas ou cancro da pele.


EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV

Os cancros da pele são provocados pelos danos que a radiação UVB causa danos à moléculas de ADN.

As moléculas de ADN absorvem a radiação UV-B, que podem provocar alterações nestas moléculas. A figura ilustra uma dessas alterações.

As alterações nas moléculas de ADN determinam, muitas vezes, que sejam geradas proteínas distorcidas podendo provocar mutações das células, ou a morte dessas células.

Contudo, as células desenvolveram a capacidade de reparação do ADN.

Radiação UV

Antes Depois

Uma enzima especial elimina a parte danificada do ADN, e substitui-a com as componentes adequadas, com base em informação de outras posições da molécula de ADN. Isso faz com que o ADN seja resiliente aos danos causados pela radiação UV-B.

As mutações nas moléculas de ADN provocadas pela radiação UV-B induzem o cancro da pele, provocando o desenvolvimento de lesões da pele.





EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV A radiação UVA pode penetrar mais profundamente na pele. Para além da epiderme, a derme também pode ser danificada. A derme é a segunda camada da pele e que compreende o colagénio, a elastina e matriz extrafibrilhar que proporciona o suporte estrutural da pele. Com a exposição constante à radiação UVA, a espessura da derme é reduzida, causando a degradação da epiderme. Devido à presença dos vasos sanguíneos na derme , os raios UVA podem provocar a dilatação desses vasos sanguíneos, com roturas, que são geralmente mais visíveis sobre o nariz e as bochechas. A radiação UVA também pode danificar o ADN indirectamente através da geração de espécies reactivas de oxigénio. Estas espécies reactivas de oxigénio podem danificar também os lípidos e as proteínas.

As formas mais comuns de cancro de pele em seres humanos, carcinomas de células basais e escamosas, têm sido relacionados com a exposição às radiações UVB. Estes cancros são relativamente leves e raramente fatais, embora o tratamento de carcinoma de células escamosas requeira, por vezes, o recurso a cirurgias reconstrutivas extensas. Estima-se que uma redução de 1% no ozono estratosférico aumentaria a incidência desses cancros em 2%.

Outra forma de cancro da pele, o melanoma maligno, é muito menos comum, responsável por cerca de 3% dos cancros da pele, mas muito mais perigoso, sendo letal em cerca de 15 a 20% dos casos diagnosticados e responsável por mais de 75% das mortes por cancro da pele. É um dos cancros mais comuns entre os adolescentes e jovens adultos com idades entre 15 e 29 anos.



Outras doenças de pele relacionadas com a exposição às radiações UV incluem as queratoses actínicas e o envelhecimento prematuro da pele.

As queratoses actínicas são tumores de pele que ocorrem em áreas do corpo expostas ao sol. O rosto, as mãos, antebraços, e a zona em torno do pescoço são especialmente susceptíveis a esse tipo de lesões. Embora pré-malignas, as queratoses actínicas são um factor de risco para o carcinoma de células escamosas.

A exposição crónica ao sol também provoca o envelhecimento prematuro, que se evidencia através da pele espessa, enrugada, e coriácea ao longo do tempo . O envelhecimento prematuro é muitas vezes considerado como uma parte inevitável e normal do envelhecimento. No entanto, até 90% das alterações visíveis na pele, geralmente atribuídas ao envelhecimento são causadas pelo sol.

Vários estudos sugerem uma associação entre a exposição às radiações UVB e alguns tipos de cataratas (patologia dos olhos que consiste na perda de transparência do cristalino do olho provoca a turvação da visão, que pode levar à cegueira).

Outros tipos de lesões oculares incluem pterígio (crescimento de tecido, que pode bloquear a visão), cancro da pele em torno dos olhos, e degeneração da mácula (parte da retina onde a percepção visual é mais agudo).






A exposição às radiações UVB pode provocar a supressão de certas actividades do sistema imunitário. A pele constitui, normalmente, um sistema de defesa contra agressões externas, como várias formas de cancro e infecções. A exposição excessiva à radiação UV pode enfraquecer o sistema imunitário, reduzindo a capacidade da pele para proteger contra aquelas agressões. Em particular, a exposição às radiações UVB pode afectar, designadamente, a resposta imunitária ao vírus Herpes simplex.

A exposição à radiação UV-B aumenta os níveis de vitamina D produzida na pele por esta radiação. Embora os níveis mais elevados de vitamina D estejam associados a um aumento da mortalidade, o organismo humano tem mecanismos que impedem que a luz solar produza vitamina D em excesso.

Em crianças, a deficiência de vitamina D pode resultar no raquitismo, doença que resulta da inadequada mineralização dos ossos durante o crescimento com consequentes anormalidades ósseas.

A deficiência grave em adultos leva à osteomalacia, condição caracterizada pela falha na mineralização da matriz orgânica dos ossos, resultando em ossos fracos, sensíveis à pressão, fraqueza nos músculos proximais e maior frequência de fracturas.



Em mulheres pós-menopausa, o défice de vitamina D pode ser responsável pela menor absorção de cálcio e portanto, tem efeitos importantes no desenvolvimento da osteoporose.

Em idosos, a deficiência de vitamina D, decorrente das alterações fisiológicas e mudanças nos hábitos de vida, designadamente a diminuição da exposição ao sol e mudanças na dieta, leva ao enfraquecimento dos ossos.

O aumento da radiação UV ao nível do solo conduz ao aumento do ozono troposférico. O ozono troposférico é tóxico, devido às propriedades oxidantes fortes, constituindo um factor de risco para a saúde humana.





EFEITOS DA RADIAÇÃO UV NOS ECOSSISTEMAS

A radiação UVB afecta a fotossíntese em muitas espécies.

A exposição excessiva à radiação UVB reduz o tamanho , produtividade e qualidade em muitas espécies de plantas agrícolas (entre eles , muitas variedades de arroz, soja, trigo, algodão e milho).

Da mesma forma, a exposição excessiva à radiação UVB prejudica a produtividade do fitoplâncton nos ecossistemas aquáticos.

A radiação UVB aumenta a susceptibilidade das plantas a doenças e afecta as reacções enzimáticas que realizam funções biológicas fundamentais , prejudica a divisão celular no desenvolvimento de ovos de algumas espécies, e muda os movimentos e a orientação de organismos minúsculos que se movem através das águas do oceano.

Uma vez que algumas espécies são mais vulneráveis à radiação UVB do que outras, um aumento da exposição aos raios UVB tem o potencial para causar uma mudança na composição e da diversidade das espécies em vários ecossistemas.

Porque a radiação UVB afecta os organismos que transportam nutrientes e energia através da biosfera, são espectáveis alterações dos ciclos biogeoquímicos devido à alteração da radiação UVB que atinge o solo. Por exemplo, a redução das populações de fitoplâncton teria um impacto significativo no ciclo de carbono, porque o fitoplâncton retém e armazena grandes quantidades de carbono no oceano.



Níveis de energia de UV-B a várias altitudes. A linha azul mostra a sensibilidade do DNA à radiação. A linha vermelha mostra o nível de energia que atinge o solo com redução de 10% no ozono

Comprimento de onda (nm)

Radiação solar

Intensidade da

acção sobre o DNA

Inte

ns

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e d

a a

cção

so

bre

o D

NA

Topo da atmosfera

Superfície






Mesosfera

Estratosfera

Troposfera

Camada de ozono


DESTRUIÇÃO DO OZONO NA ESTRATOSFERA

O ozono é destruído na sequência de reacções reversíveis catalizadas por espécies químicas como Br, Cl, N e H, mesmo com concentrações muito reduzidas da ordem de 0,01 ppm

Estas reações são activadas pela radiação UV

Existe um equilíbrio entre as reacções de formação e destruição do O3.

A quebra deste equilíbrio leva à diminuição deste na atmosfera!

A quantidade de Cl na atmosfera aumentou desde 1930, devido ao uso dos CFC...

Usados como refrigerantes, espumas e gases propulsores em sprays.

23

2

23

2 OOO

OxOxO

OxOOx





CIRCULAÇÃO NA ESTRATOSFERA

Representação esquemática da circulação de Brewer-Dobson e transporte das massas de ar na média atmosfera. As massas de ar troposférico entram na estratosfera através tropopausa tropical, e são distribuídos por diferentes vias na estratosfera, na direção dos polos e da baixa estratosfera.

Fonte: Brewer-Dobson circulation. http://www.eoearth.org/view/article/150779


CIRCULAÇÃO NA ESTRATOSFERA

Distribuição da concentração de ozono na atmosfera durante o inverno (Janeiro a Março) no hemisfério norte, ao longo de um plano meridional.

As setas a preto representam a circulação de Brewer-Dobson.

Fonte: IPCC/TEAP Special Report: Safeguarding the Ozone Layer and the Global Climate System, Geneva 2005.

Alt

itu

de

(km

) Pressão

(hP

a)

Latitude

Densidade de ozono (DU/km)

Tropopausa





DESTRUIÇÃO DO OZONO NA ESTRATOSFERA

A radiação UV atinge uma molécula de CFC, por exemplo CFCl3, quebrando-a num átomo de Cl e numa molécula de CFCl2

Um átomo de cloro ataca uma molécula de ozono (O3). Arrancando um átomo de oxigénio, deixando livre uma molécula de oxigénio (O2).

Os átomos de cloro e oxigénio ligam-se e formam uma molécula de monóxido de cloro (ClO).

O átomo de oxigénio livre liga-se ao átomo de oxigénio de ClO e forma uma molécula de oxigénio (O2)

Uma vez livre, o átomo de cloro pode atacar uma nova molécula de ozono e recomeçar o ciclo


FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO

“O Buraco do Ozono”... Consiste na diminuição brusca dos níveis de O3 na Primavera (Outubro) na zona Antártida. Durante a noite polar (Abril a Setembro):

...nesta região ocorrem ventos circumpolares de oeste criando-se um vórtice que isola a estratosfera polar da restante

As baixas temperaturas (- 80 ºC) promovem a formação de PSC (nuvens estratosféricas polares) que adsorvem os compostos de Cl,

...e catalizam reacções que levam à libertação das formas activas de Cl que se acumulam no vórtice na ausência de luz – Cl2O2.

Quando volta a Primavera a radiação UV quebra estas moléculas libertando o Cl que reage com o O3 destruindo 40-50% deste sobre a Antárctica!! Na zona Árctica... ...a destruição é de 10-38% porque o movimento das massas de ar é mais turbulento e o vórtice é mais quente e instável!!





FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO A

ltit

ud

e (

km

)

Concentração de ozono

Medições de ozono no Pólo Sul

8 Jul 2001 Camada de ozono normal

2 Out 2001 Camada de ozono degradada

Ozono total (unidades Dobson)

2 Out 2001 Camada de ozono degradada

Buraco de ozono na Antártida


1920 Descoberta do 1.º CFC

Muito difundidos na refrigeração dado que são:

Estáveis

Não Tóxicos

Não Corrosivos

Não Inflamáveis

Medição do ozono estratosférico desde 1960 em mais de 30 locais

do mundo, e desde 1970 por satélite

1985 Descoberta do “buraco do ozono” por um grupo de

investigadores da British Antartic Survey

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1974 Artigo precursor de Roland e Molina prevê a degradação da

camada de ozono pelos CFC

HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS





1981 Primeiras negociações com vista à concretização de uma

Convenção Global.

1977 32 países das Nações Unidas acordaram o “Plano Mundial de

Acção para a Protecção da Camada do Ozono”, visando dinamizar

a investigação.

Estabelece-se o Comité Coordenador para a Camada do Ozono.

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22 de Março de 1985

Convenção de Viena para a Protecção da Camada do Ozono

Os 28 países participantes

comprometeram-se a proteger a saúde humana e o ambiente

dos danos causados pela destruição da camada do ozono,

através da adopção de medidas de controlo das actividades

humanas capazes de causar essa destruição.

A Convenção entrou em vigor em 1988 e está, actualmente, ratificada por 197 Estados

Em particular, as Partes comprometeram-se a:

cooperar em acções de investigação e na adopção de medidas

legislativas, na formulação de procedimentos e medidas;

facilitar a troca de “informação científica, técnica, socio-económica,

comercial e legal relevante”. Anexo II da Convenção

Concordou-se em conter a problema antes que os seus efeitos sejam claros e a

sua existência seja cientificamente provada - Princípio da Precaução

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CONVENÇÃO DE VIENA PARA A PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO





O Protocolo de Montreal sobre Substâncias que destroem a Camada de Ozono

(protocolo à Convenção de Viena para a Protecção da Camada de Ozono) é um

instrumento do direito internacional destinado a proteger a camada de ozono através

da eliminação progressiva da produção de várias substâncias que se admite serem

responsáveis pela destruição do ozono estratosférico.

O tratado entrou em vigor em 1989, e foi objecto der sete revisões, em 1990 (Londres),

1991 (Nairobi), 1992 (Copenhaga), 1993 (Bangkok), 1995 (Viena), 1997 (Montreal) e

1999 (Pequim).

Admite-se que, se o acordo internacional for respeitado, a camada do ozono deverá

recuperar em 2050.

O Protocolo está, actualmente, ratificado por 197 Estados

O Protocolo refere-se a vários grupos de hidrocarbonetos halogenados que

contribuem para a destruição do ozono estratosférico. Todas estas substâncias

contêm cloro ou bromo (as substâncias que contêm apenas flúor não afectam a

camada de ozono).

Para cada grupo, o Protocolo prevê que a produção dessas substâncias deve ser

terminada em determinados prazos e eliminada.

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PROTOCOLO DE MONTREAL SOBRE AS SUBSTÂNCIAS QUE DESTROEM A CAMADA DE OZONO



Sumário das medidas adotadas no Protocolo de Montreal

Substâncias que degradam

a Camada de Ozono Países desenvolvidos Países em desenvolvimento Usos

Clorofluorocarbonetos

(CFCs)

Eliminado no fim de 1995 Eliminado totalmente em 2010 Solventes orgânicos, agentes

refrigerantes e propelentes em

extintores de incêndio e aerossóis.

Halons (hidrocarbonetos

halogenados)

Eliminado no fim de 1993 Eliminado totalmente em 2010 Extinção de incêndios

Tetracloreto de carbono Eliminado no fim de 1995 Eliminado totalmente em 2010 Extinção de incêndios e agente

refrigerante

Metil clorofórmio

(Tricloroetano)

Eliminado no fim de 1995 A eliminar totalmente em 2015 Solvente

Hidroclorofluorocarbonetos

(HCFCs)

Aumento de produção congelado

a partir de 1996

Redução de 35% em 2004



Eliminado totalmente em 2020

A partir de 2016 manter no

nível de 2015

A eliminar totalmente em 2040

Agentes refrigerantes, extinção de

incêndios, solventes

Hidrobromofluorcarbonetos

(HBFCs)

Eliminado no fim de 1995 Eliminado no fim de 1995 Solventes, agentes refrigerantes e

propelentes em extintores

de incêndio.

Brometo de metilo

Em 1995 manter no nível de

1991




Eliminado totalmente em 2005

Em 2002 limitar no nível

médio do período de 1995-1998

redução de 20% em 2005

A eliminar totalmente em 2015

Pesticida ( inseticida e nematicida

com efeito fungicida, acaricida,

rodenticida, herbicida)







Prevê-se que:

Com o Protocolo, em 2050…

… a camada do ozono recupere

para os níveis de 1980.

Sem o Protocolo, em 2050…

… a camada do ozono estivesse

reduzida a metade no hemisfério

norte e a 70% no hemisfério sul;

… a concentração de ODS na

atmosfera fosse, no mínimo, de

17ppb;

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EFICÁCIA DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS





Prevê-se (continuação)...

… um aumento em cerca de 20 milhões de casos de cancro

e mais de 130 milhões de casos de cataratas, até 2050.

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Co

lun

a to

tal d

e o

zon

o (

DU

)

Zona Inter-tropical Hemisfério Norte – Latitudes médias Hemisfério Sul – Latitudes médias

Densidade anual média de ozono

Co

lun

a to

tal d

e o

zon

o (

DU

)

Densidade de ozono no Ártico Março

Densidade de ozono na Antártida Outubro

Evolução da densidade de ozono na atmosfera em relação aos valores de 1980, de acordo com vários modelos de previsão.

As linhas a traço interrompido representam os níveis de confiança de 95% das previsões.

Os traços verticais indicam a data da reposição dos níveis registados em 1980.





Prioridade…

… implementar o protocolo de Montreal nos países em

desenvolvimento e com economia em transição;

… combate ao comércio ilegal de substâncias

que degradam a camada do ozono.

… investigação de novas alternativas

economicamente viáveis.

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ACÇÕES FUTURAS


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protecÇÃo da camada de ozono - autenticação · as moléculas de adn absorvem a radiação uv-b,...

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