Química Ambiental e SustentabilidadeVolume 1

A ATMOSFERA

IDENTIFICAÇÃO

Roberto Rodrigues Cunha LimaIFRN – Campus João CâmaraCurso NTICs – IFRN – setembro/2011

  

Química Ambiental

Sumário – Volume 1

Atmosfera Efeito Estufa Camada de Ozônio Chuva Ácida

  

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ATMOSFERA

A atmosfera que envolve a Terra é formada por vários gases em diferentes quantidades, sendo os mais abundantes o nitrogênio e o oxigênio, que compõem mais de 99% da atmosfera. Veja a tabela a seguir:  

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Além das atividades naturais como o vulcanismo e o fenômeno do El Niño, as atividades humanas podem gerar substâncias que alteram a temperatura e/ou a composição da atmosfera, interferindo, assim, no clima da Terra. Essas mudanças podem provocar o aumento do efeito estufa e a destruição da camada de ozônio, com repercussões em todo o planeta, ou gerar poluentes que contaminam a atmosfera, criando problemas ambientais regionais, como a chuva ácida e a contaminação atmosférica por poluentes tóxicos ou fotossensíveis.

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Efeito estufa Mesmo em porcentagem muito pequena na atmosfera (0,3%), o gás carbônico é fundamental para a vida na Terra. Ele é matéria-prima na produção de carboidratos, fonte de energia para os vegetais e animais, através da fotossíntese realizada pelas plantas. A queima de carboidratos, através da respiração, produz gás carbônico, que é lançado na atmosfera e volta a participar do ciclo do carbono.

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A importância do gás carbônico vai além da síntese de carboidratos, combustível para os seres vivos. Ele desempenha papel importante no controle da temperatura média da Terra: mantê-la ao redor a 15ºC. Para entender como ele desempenha esse papel, vejamos de que forma a radiação solar, nossa principal fonte de energia, é absorvida por nosso planeta. A radiação solar que chega à Terra é formada por ondas eletromagnéticas, como a luz visível.

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Cerca de 30% dessa radiação é refletida para o espaço pela atmosfera e pelas nuvens; outros 19% são absorvidos pela atmosfera; e, aproximadamente, 51% chega à superfície terrestre. Parte da energia absorvida pela superfície terrestre é reemitida, cerca de 10% são, de fato, perdidos para o universo. As moléculas de metano, de água e, de dióxido de carbono absorvem cerca de 90% dessa radiação, devolvendo ao solo 80% e mantendo a temperatura média do planeta ao redor de 15ºC. É a essa função do gás carbônico a qual damos o nome de efeito estufa, em analogia às estufas para as plantas, que retêm o calor por meio de uma barreira física, não permitindo a saída do ar quente.

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Caso não existisse o efeito estufa, a tempe-ratura média da Terra seria próxima de - 18ºC. Sabe-se que a con-centração de gás carbô-nico na atmosfera está diretamente relacionada com o clima e a temperatura média da Terra, como mostra o gráfico ao lado. 

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O sistema que regula a concentração de dióxido de carbono na atmosfera não impede que ela aumente. O ciclo do carbono, do qual esse gás é o principal participante, está sendo alterado por causa da ação humana. Com a Revolução Industrial, o consumo de combustíveis fósseis (carvão mineral, petróleo e gás combustível) cresceu consideravelmente, aumen-tando a emissão de gás carbônico, e os meca-nismos de controle da natureza, o mar e as plantas já não são capazes de evitar esse aumento. 

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Uma das consequências do efeito estufa é o der-retimento das calotas polares.

O aumento do efeito estufa não se deve apenas ao excesso de gás carbônico. Outros gases produzidos pelas atividades humanas também contribuem para esse aumento. Dos gases encontrados na atmosfera, o gás carbônico contribui atualmente com cerca de 55% para o efeito estufa. O metano, formado na decomposição da matéria orgânica e na agropecuária, com 15%. Os gases utilizados em aparelhos de refrigeração, conhecidos como CFCs, com 24%. O óxido de nitrogênio, gerado na atividade bacteriana no solo, contribui com 6%. Veja o gráfico a seguir. 

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Camada de ozônio A atmosfera é dividida em regiões com composição e propriedades diversas, como mostra a figura a seguir.

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A estratosfera é a região compreendida entre 10 km e 50 km da superfície terrestre. Nessa camada gasosa de cerca de 40 km de espessura, estão presentes os gases oxigênio, nitrogênio e, principalmente, o ozônio, um gás tóxico e irritante. Nessa camada, o ozônio é formado pela ação da radiação solar. O ozônio estratosférico, cuja concentração é 0,35 ppm em volume, desempenha um papel fundamental para a vida na Terra: é responsável pela absorção de parte da radiação ultravioleta, protegendo nosso planeta contra os efeitos nocivos dessa radiação.

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A destruição da camada de ozônio só começou a preocupar os cientistas nas duas últimas décadas. Um verdadeiro buraco sobre a Antártida e, mais recentemente, outro sobre o Ártico surgiram, evidenciando o fenômeno.

Clorofluorcarbonetos (CFCs)Os freons entraram no mercado para substituir a amônia e o dióxido de enxofre, gases tóxicos e muito reativos, que eram usados em refrigeradores. Os CFCs, ao contrário, são quimicamente estáveis e atóxicos; atravessam a troposfera sem reagir e alcançam a estratosfera. Sob radiação ultravioleta mais intensa, suas moléculas são quebradas formando átomos de cloro, segundo o mecanismo:

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CFCs + UV Cl + outros produtos Os átomos de cloro reagem com o ozônio, formando monóxido de cloro e gás oxigênio: 

Cl + O3 ClO + O2

 O monóxido de cloro se decompõe, liberando átomos de cloro e de oxigênio: 

ClO Cl + O  O átomo de cloro liberado ataca outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia. Assim, um único átomo de cloro é capaz de destruir milhares de moléculas de ozônio. O cloro atua como catalisador nessa decomposição.

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Em 1987, 27 nações assinaram o Protocolo de Montreal para reduzir as substâncias que destroem a camada de ozônio. O tratado previa a redução da fabricação dos CFCs em 50% até o ano 2000. Em Londres, em 1990, o protocolo foi ratificado e um emenda sugerindo acabar com toda a produção dos CFCs até 2000 foi aprovada. Hoje já é possível notar a recuperação da camada de ozônio.

Veja na tabela a seguir as substâncias utilizadas que

destroem a camada de ozônio e as possíveis

alternativas para diminuir a agressão.

 

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Chuva ácida Mesmo em locais não poluídos, a chuva é levemente ácida, com pH ao redor de 5,6. Isso por causa do gás carbônico e óxidos de nitrogênio, óxidos ácidos que reagem com a água da atmosfera. O ácido carbônico é formado segundo a equação: 

CO2 + H2O H2CO3(aq) 

 

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As atividades industriais, a utilização de combustíveis fósseis e as queimadas lançam na atmosfera muitas substâncias, algumas solúveis em água e que alteram o seu pH: óxidos de enxofre e de nitrogênio conferem caráter ácido e a amônia, caráter básico. Geralmente, os poluentes com características ácidas são os mais abundantes. A expressão “chuva ácida” é utilizada para identificar chuvas com pH < 5,6. 

 

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A chuva ácida é responsável pela destruição das florestas, pela contaminação das águas dos lagos e pelo aumento da acidez do solo, o que provoca graves consequências. As espécies de peixes sensíveis à variação do pH podem desaparecer, os recursos que utilizamos como madeira e matéria-prima para a produção de remédios e alimentos podem diminuir e o solo ficar menos fértil. A destruição de florestas também leva a uma alteração nas condições climáticas, podendo ocorrer grandes inundações em algumas regiões e, em outras, secas prolongadas. 

 

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A chuva ácida é formada na reação entre a água da atmosfera e óxidos, como o dióxido de enxofre. As equações são: 

SO2 + ½ O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

O dióxido de enxofre é formado na queima dos combustíveis fósseis, que emitem, também, monóxido de carbono e dióxido de carbono.

 

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Além dos danos ecológicos, a chuva ácida corrói o concreto, o cimento e as estruturas de ferro. Os monumentos de mármore (carbonato de cálcio) são atacados (figura abaixo), transformando o carbonato de cálcio em sulfato de cálcio, menos resistente à erosão: 

CaCO3(s) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + H2O(l) + CO2(g)

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O problema da chuva ácida levou países europeus e o Canadá a se reunirem em Madri, em 1984, para definir e aplicar uma série de medidas para controle dos poluentes. Dentre elas, estava a redução de 30% das emissões de enxofre na forma de dióxido. Uma das medidas que contribuiria para a redução dos gases poluentes responsáveis pela chuva ácida seria o investimento nos grandes centros em transporte público e a restrição ao uso de veículos particulares.

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