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QUÍMICA AMBIENTAL

ATMOSFERA

COMPOSIÇÃO GASOSA DA ATMOSFERA TERRESTRE

GÁS % EM VOLUME

NITROGÊNIO (N2) 78%

OXIGÊNIO (O2) 21%

ARGÔNIO (Ar) 0,93%

GÁS CARBÔNICO (CO2) 0,035%

OUTROS GASES 0,035%

ESTRUTURA DA ATMOSFERA TERRESTRE

CAMADA EXTENSÃO TEMPERATURA (VARIAÇÃO)

COMPOSIÇÃO

TROPOSFERA 10 A 16 Km 20°C A -56°C N2, O2, Ar, CO2, ÓXIDOS DE N E S, OUTROS GASES

ESTRATOSFERA 16 A 50 Km -56°C A -2°C OZÔNIO (O3)

MESOSFERA 50 A 85 Km -2°C A -92°C RADICAIS LIVRES E ÍONS

TERMOSFERA 85 A 500 Km -92°C A 1200°C RADICAIS LIVRES E ÍONS

IMPACTOS AMBIENTAIS NA TROPOSFERA

Poluição por monóxido de carbono

Álcool < gasolina < óleo diesel

Poluição por dióxido de enxofre

Gasolina < óleo diesel

Poluição por dióxido de nitrogênio

CO, NO, NO2,O3→ catalisadores → CO2, O2, N2

Poluição por Ozônio

Motores de combustão interna: 3O2 → 2O3

Atmosfera: NO2(g) + O2(g) → NO(g) + O3(g)

O O3 provoca problemas respiratórios, degrada tecidos e células, devido a sua ação oxidante, e é um dos responsáveis pela formação da névoa seca ou nevoeiro fotoquímico (smog), deixando o ar com aspecto acinzentado.


Poluição por aldeído fórmico (metanal) O metanal é obtido na queima do cigarro, a partir de alguns tipos de resinas sintéticas, e na combustão incompleta do metanol. É um gás de odor penetrante, causa irritações, podendo afetar as vias aéreas sendo considerado carcinogênico para animais e seres humanos


Poluição por aldeído acético (etanal)

O etanal é obtido por meio da combustão incompleta do etanol. É uma substância neurotóxica, podendo causar vertigens, convulsões coma e morte quando sua concentração atmosférica é muito elevada. Em baixas concentrações, ele irrita as mucosas dos olhos, nariz e das vias respiratórias em geral, provocando constrição dos brônquios (crise asmática).


Intensificação do efeito estufa

O efeito estufa consiste na retenção (aprisionamento na troposfera) de parte da energia térmica recebida do Sol. O Sol irradia para a Terra uma grande quantidade de energia, sendo 55% da mesma refletida ou usadas em processos naturais, como a fotossíntese. Contudo, os 45% restantes são absorvidos por alguns gases atmosféricos e transformados em energia térmica de movimento molecular (radiação infravermelho).


DEFORMAÇÃO AXIAL

Consiste no afastamento e na aproximação de átomos ligantes, devido a um estiramento ou uma compressão da

ligação química


DEFORMAÇÃO AXIAL SIMÉTRICA

ESTICADA

NORMAL

COMPRIMIDA


DEFORMAÇÃO AXIAL ASSIMÉTRICA


DEFORMAÇÃO ANGULAR SIMÉTRICA

• Consiste no afastamento ou na aproximação de átomos ligantes, devido ao aumento ou a diminuição do ângulo entre duas ligações químicas.

• Esse tipo de deformação nas moléculas de CO2 ocorre quando os ângulos entre as ligações duplas carbono-oxigênio tornam-se menor do que 180 °.


• Nesse caso de deformação, o momento dipolar da molécula de CO2 é alterado periodicamente, oscilando entre um valor igual a zero e diferente de zero. Quando isso ocorre, essas moléculas absorvem e emitem radiação infravermelha.

PRINCIPAIS GASES DO EFEITO ESTUFA

Gás CO2

Origem •Queima de combustíveis fósseis •Decomposição aeróbica de substâncias orgânicas

Concentração 365 p.p.m.

Aumento anual 0,4%

Tempo médio na atmosfera 100 anos

Poder relativo de absorção da radiação IV por molécula em relação ao CO2

1


Gás CH4

Origem •Decomposição anaeróbica de substâncias orgânicas; •Flatulência de bovinos; •Depósitos de combustíveis fósseis •Decomposição de lixo orgânico em aterros sanitários. •Pântanos e esgotos

Concentração 1,72 p.p.m.

Aumento anual 0,5%

Tempo médio na atmosfera 10 anos


21


Gás N2O

Origem •Queima de combustíveis fósseis; •Reação entre o oxigênio e o Nitrogênio atmosférico devido a uma descarga elétrica de alta intensidade; •Decomposição de adubos nitrogenados; •Decomposição aeróbica lenta da matéria, após desmatamento e em represas construídas para geração de energia hidroelétrica sem remoção da cobertura vegetal.

Concentração 312 p.p.b.

Aumento anual 0,3%

Tempo médio na atmosfera Entre 120 e 150 anos


206


Gás CFCs

Origem São gases artificiais usados como: •Propelentes em aerossóis; •Gases de compressão em aparelhos de refrigeração; •Gases de expansão em polímeros.

Concentração 0,27 p.p.b. (CFC-11 ou CCl3F)

Aumento anual 0,4%

Tempo médio na atmosfera Dependendo do tipo de composto, entre 75 (CFC-11: CCl3F) e 380 anos (CFC – 115: C2ClF5)


12.400 (CFC-11)


Gás HCFCs

Origem Classe de gases artificiais que substituem os CFCs por provocarem uma menor destruição na camada de ozônio.

Concentração 0,11 p.p.b. (HCFC-22 ou CHClF2)

Aumento anual 5%

Tempo médio na atmosfera 12 anos (HCFC-22)


11.000 (HCFC-22)

IMPACTOS AMBIENTAIS GERADOS PELA INTENSIFICAÇÃO DO EFEITO ESTUFA

• Derretimento das calotas polares e geleiras de regiões montanhosas, com consequente alagamento de regiões costeiras; • O aumento da evaporação da água devido ao aumento da temperatura média dos oceanos, mares, rios e lagos, o que levaria a uma alteração das correntes de ar e marítimas;

IMPACTOS NEGATIVOS


• Uma maior incidência de furacões, tempestades tropicais, inundações e ondas de calor e longos períodos de seca que levariam a diminuição da produção agrícola, à extinção de espécies, à ocorrência de epidemias, à proliferação de insetos e a modificações na vegetação. • O aumento no teor de CO2 dissolvido nos oceanos, o que implicaria em um sensível aumento dor organismos com exoesqueletos formados por carbonato de cálcio.


• Atenuação da temperatura em locais de invernos muito rigorosos; • Distribuição mais abundante de chuva.

IMPACTOS POSITIVOS EM ALGUMAS REGIÕES DO PLANETA

SOLUÇÕES PARA AMENIZAR O AQUECIMENTO GLOBAL

• Substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis de origem na biomassa, como etanol e biosiesel ou, ainda, hidrogênio; • Redução do desmatamento; • Redução do nível de queimadas, como manejo agrícola; • Utilização das fontes alternativas de energia, como as energias solar, eólica e maremotriz, em substituição das termoelétricas; • Reflorestamento de áreas desmatadas; • Queima de gás metano originado em lixões e aterros sanitários, convertendo-o em gás carbônico, que apresenta efeito estufa 21 vezes menos intenso; • Aplicar, nas ações cotidianas, a política dos 3R (reciclar, reutilizar e reduzir)

CHUVA ÁCIDA

AMBIENTES NÃO POLUÍDOS

SEM DESCARGAS ELÉTRICAS:

CO2 + H2O → H2CO3

COM DESCARGAS ELÉTRICAS:

N2 + O2 → 2NO

2NO + O2 → 2NO2

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

2HNO2 + O2 → 2HNO3


CHUVA ÁCIDA

AMBIENTES POLUÍDOS

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

2HNO2 + O2 → 2HNO3


Para o solo, a chuva ácida torna-o improdutivo, sujeito à erosão, o que acaba com florestas, destrói lavouras e dificulta plantações.


CHUVA ÁCIDA PARA O SOLO

Para os homens, o excesso de dióxido de enxofre no corpo origina a formação de ácidos, o que pode causar danos irreversíveis aos pulmões.

CHUVA ÁCIDA PARA O HOMEM

A chuva ácida extingue os seres vivos que vivem nas águas, já que a maioria vive com um ph quase neutro. O plâncton, peixes, moluscos, rãs, corais e diversos outros animais são afetados por esse fenômeno. .


CHUVA ÁCIDA PARA A ÁGUA

No campo das construções, o fenômeno corrói diversos materiais de prédios, estátuas, monumentos, degraus de escadarias, pisos e até carros. Podemos citar como monumentos históricos que foram detectados com degradação devido à chuva ácida: a Acrópole, em Atenas; o Coliseu, em Roma; o Taj Mahal, na Índia; as catedrais de Notre Dame, em Paris e de Colônia, na Alemanha.

CHUVA ÁCIDA PARA AS CONSTRUÇÕES

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SOLUÇÕES PARA AMENIZAR OS EFEITOS DA CHUVA ÁCIDA

• a purificação do carvão mineral, antes de seu uso; • o emprego de caldeiras com sistemas de absorção de SO2; • o uso de petróleo de melhor qualidade e a purificação de seus derivados, visando à eliminação de compostos de enxofre; • nas cidades, o maior uso de transporte coletivo (metrôs, trens suburbanos, ônibus etc.) e o desestímulo ao uso de carros particulares; • a construção de carros menores, com motores mais eficientes e com escapamentos providos de catalisadores que decomponham os gases tóxicos e nocivos. • e muitas outras medidas, aplicáveis às indústrias, às residências, aos transportes e ao nosso dia-a-dia.


FORMAÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO

IMPACTOS AMBIENTAIS NA ESTRATOSFERA

As moléculas de gás oxigênio e de compostos oxigenados que atingem a estratosfera absorvem radiação solar e sofrem fotodecomposição, originando radicais livres de oxigênio (oxigênio atômico): O2(g) → 2O(g)

Os radicais livres são muito instáveis e reagem com O2 formando O3:

O(g) + O2(g) → O3(g)*



FORMAÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO


A molécula de ozônio formada , O3(g)*, encontra-se em um estado excitado de alta energia, no qual os movimentos vibracionais de seus átomos levam a sua decomposição: O3(g)* → O(g) + O2(g)

Mas quando o ozônio excitado colide com outra partícula (O2 e N2), e transfere a energia excedente, ocorre a formação do ozônio estável: O3(g)* + M → O3(g) + M

O processo global pode ser representado por: 3O2(g) → 2O3(g)




A CAMADA DE OZÔNIO FILTRA OS RAIOS UV


Na estratosfera e acima dela O2 e N2 filtram as radiações solares com λ < 200nm. As radiações com 250nm < λ < 310nm são filtradas pelo O3 estratosférico. Juntos O2 e O3 absorvem radiação de alta intensidade e geram calor. Se não fosse a transformação da radiação solar de alta intensidade em calor, essa radiação atravessaria a atmosfera e atingiria a superfície terrestre, impossibilitando a existência de vida em nosso planeta. Essa radiação possui uma energia tão alta que fotodemporia qualquer matéria orgânica primitiva, consequentemente, os primeiros coacervados jamais poderiam ter sido formados.


MECANISMO DE FILTRAÇÃO


Os processos de formação (I, II, III) e de decomposição (IV e V) de O3

absorvem radiação solar de alta intensidade (UV) e geram calor:

ETAPA I: O2(g) + UV → 2O(g)

ETAPA II: O(g) + O2(g) → O3(g)* + calor

PROCESSO GLOBAL: UV→ calor

ETAPA III: O3(g)* + M → O3(g) + M + calor

ETAPA IV: O3(g) + UV → O2(g) + O(g)

ETAPA V: O(g) + O(g) → 2O2(g) + calor

Ao final dos dois processos, 2 moléculas de O2 absorvem radiação UV e a convertem em energia térmica.









A DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO


Fotodecomposição do CFC com produção de radicais livres CF2Cl2(g) + UV → CF2Cl●(g) + Cl●(g)

Ataque do radical ao ozônio (catálise) Cl●(g) + O3(g) → ClO●(g) + O2(g) ClO●(g) + O3(g) → Cl●(g) + 2O2(g) Processo global 2 O3(g) → 3O2(g)


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