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Introdução
A Camada de Ozônio
O ozônio (O3) é um gás atmosférico azul-escuro, cuja molécula contém três átomos de oxigênio (O). Cerca de 90% do ozônio que existe na atmosfera localiza-se na estratosfera, entre 10 a 50 km acima da superfície terrestre; mas as maiores concentrações de ozônio aparecem a altitudes aproximadamente entre 15 e 35 km, constituindo o que se convencionou chamar “Camada de Ozônio”. Esta camada é fundamental para assegurar a vida na Terra, uma vez que o ozônio estratosférico tem a capacidade de absorver grande parte da radiação ultravioleta-B (UV-B), que pode provocar efeitos nocivos (ou até mesmo letais) nos seres vivos. De entre esses efeitos destaca-se a possibilidade de ocorrerem alterações do ADN (principais responsáveis pelo aparecimento de cancro de pele), alterações do sistema imunitário (com aparecimento de doenças infecciosas), assim como alterações da visão (com o aparecimento de cataratas). O ozônio estratosférico forma-se por ação da radiação solar ultravioleta nas moléculas de oxigênio (O2), segundo um processo denominado fotólise: as moléculas de oxigênio são quebradas dando origem a átomos de oxigênio, que por sua vez se combinam com outras moléculas de oxigênio para formar ozônio. A camada de ozônio, juntamente com o oxigênio (O2) da estratosfera, forma um manto protetor que absorve as radiações UV que são prejudiciais à biota na superfície na terra. A existência de ozônio foi detectada pelo químico alemão Christian Friedrich em meados de 1840. Observou que descargas elétricas no ar produziam um cheiro característico denominado de composto gasoso ozônio, do grego, ozein, que significa cheirar. A capacidade do ozônio absorver radiação eletromagnética foi observada em 1878, por Walter Noel Hartley. O ozônio é encontrado na atmosfera como um gás-traço. Sua distribuição, suas principais reações de formação, sua transformação e sua importância dependem da camada da atmosfera, do local e do tempo.
A quantidade de ozônio presente na estratosfera é mantida num equilíbrio dinâmico, por processos naturais, através dos quais é continuamente formado e destruído. Mas este equilíbrio natural de produção e destruição do ozônio estratosférico tem vindo a ser perturbado devido, essencialmente, às emissões antropogênicas de compostos halogenados, tais como os clorofluorocarbonos (CFCs) e os halons. Realça-se que estes compostos são muito estáveis e não são destruídos na troposfera, pelo que um só átomo de cloro ou bromo pode vir a destruir milhares de moléculas de ozônio antes de ser removido da estratosfera.
Formação
A camada de ozônio (ou ozonosfera) forma-se e destrói-se por fenômenos naturais, mantendo um equilíbrio dinâmico, não tendo sempre a mesma espessura. A espessura da camada pode assim alterar-se naturalmente ao longo das estações do ano e até de ano para ano. Mas nem sempre a destruição da camada ocorre por motivos naturais. Sobre a formação, o ozônio estratosférico forma-se geralmente quando algum tipo de radiação ou descarga elétrica separa os dois átomos da molécula de oxigênio (O 2 ), que então se podem recombinar individualmente com outras moléculas de oxigênio para formar ozônio (O 3 ). Curiosamente, é também a radiação ultravioleta que “forma” o ozônio.
Como se forma o Ozônio
O ar que nos rodeia contém aproximadamente 20% de Oxigênio. A molécula de oxigênio pode ser representada como O 2 , ou seja, dois átomos de Oxigênio quimicamente ligado. De forma simplista, é o Oxigênio molecular que respiramos e unido aos alimentos que nos dá energia. A molécula de ozônio é uma combinação molecular mais rara dos átomos de oxigênio, sendo representada como O 3. Para sua criação é necessária uma certa quantidade de energia. Uma centelha elétrica, por exemplo. Suponhamos que tenhamos um vazamento de alta tensão num determinado circuito elétrico hipotético (ou uma descarga atmosférica , outro exemplo). No momento da passagem do arco voltaico pelo ar temos uma liberação de energia. Logo: O 2 + energia → 2 [O] Traduzindo: Uma molécula de Oxigênio energizada é transformada em dois átomos de Oxigênio livres. Os átomos de Oxigênio livres na atmosfera são reativos quimicamente, logo deverão se combinar com moléculas próximas para se estabilizar. Imaginemos que tenhamos adjacentes aos átomos livres de oxigênio moléculas de oxigênio e outras quaisquer. Chamemos as segundas de M (de molécula). Logo teremos:
primeiras reduções na camada de ozônio por uma razão muito simples: ele não havia sido programado para detectar níveis de ozônio tão baixos. Valores abaixo de 200 dobsons eram considerados erros de leitura, e por isso não eram levados sem conta… Naquela época Joe Farman ainda não podia imaginar que a destruição ainda aumentaria muito mais nos próximos anos, que o buraco se alargaria, que sua ocorrência não ficaria restrita a alguns dias por ano, que apareceria um segundo buraco no Ártico e que surgiriam outros pontos no globo com decréscimo do nível de ozônio. De fato, já mesmo em 1987 foram detectadas ocorrências menores, apelidadas de "mini-buracos", que apareceram próximos à região polar. O próprio buraco antártico apresentou variações inconcebíveis naquele ano: em outubro havia desaparecido nada menos que 97,5% do ozônio detectado em agosto, na altitude de 16,5 km. Em 1991, a NASA anunciou que o ozônio estratosférico sobre a Antártida havia atingido o nível mais baixo até então registrado: 110 dobsons para um nível esperado de 500 dobsons. Também em 1991, o Programa das Nações Unidas Para o Meio Ambiente (PNUMA) revelou que, pela primeira vez, estava-se produzindo uma perda importante do ozônio tanto na primavera como no verão, e tanto no hemisfério norte como no hemisfério sul, em latitudes altas e médias. Este fato fez crescer a apreensão geral, já que no verão os raios solares são muito mais perigosos que no inverno. Em 1992 verificou-se que havia-se formado um buraco também sobre o Ártico, com uma redução de 20% do ozônio. O novo buraco do Ártico não só permaneceu como continuou aumentando: nos três primeiros meses de 1996 ele cresceu mais de 30%, estabelecendo um novo recorde. Ainda em 1992 os pesquisadores constataram que a destruição estava se generalizando mais ainda, ocorrendo de forma global desde a Antártida até o Ártico, nos trópicos e nas regiões de latitudes médias, com uma redução variando entre 10% e 15%. A partir daquela época, os habitantes das ilhas Falklands/Malvinas passaram a ficar expostos ao buraco todos os anos durante o mês de outubro. A figura abaixo mostra a variação do buraco na Antártida ano a ano, de 1979 até 1992. Observa-se um crescimento contínuo durante a década de 80, com ligeira redução de suas dimensões nos anos de 1986 e
- A partir de 1989, porém, o buraco não se reduz mais.
Em setembro de 1994, 226 cientistas de 29 países entregaram à OMM um relatório onde afirmavam que de 1992 a 1994 haviam sido registrados "níveis recordes" de destruição da camada de ozônio. O gráfico abaixo mostra a variação da concentração média de ozônio sobre a Antártida nos meses de outubro, medida em unidades Dobson, de 1960 a 1994: Em 1995 a OMM avisou que o buraco na camada de ozônio na Antártida havia atingido o tamanho recorde de 10 milhões de km², área aproximadamente igual a da Europa. O efeito imediato da redução da camada de ozônio é o aumento da nociva radiação ultravioleta UV-B (veja mais detalhes adiante). No ano de 1993, o Dr. Paul Epstein, da Universidade de Harvard, alertava que em razão do aumento da radiação ultravioleta, o bacilo da cólera poderia estar sofrendo mutações mais aceleradas, adquirindo fatores resistentes a antibióticos presentes nos gigantescos blocos de algas flutuantes nos mares. Em 1995, o Instituto Scripps de Oceanografia de San Diego, Califórnia, informou que partes da América do Norte e Europa Central, o Mediterrâneo, a África do Sul, a Argentina e o Chile já estavam sendo submetidos a aumentos significativos de irradiação. Em 1996 o buraco sobre o hemisfério norte começou dois meses mais cedo e foi o mais profundo e duradouro até então observado. Em março daquele ano, o assessor especial da Organização Meteorológica Mundial, Romen Boykov, alertou: "Não estamos falando de regiões desérticas, mas de regiões povoadas, onde os níveis de radiação duplicaram. Isso é muito preocupante!" Boykov fazia referência agora à redução constatada de 45% de ozônio em um terço do hemisfério norte. Os dados disponíveis em 1996 indicavam que a média anual de radiação ultravioleta no hemisfério norte estava aumentando 6,8% por década, incluindo áreas da Inglaterra, Alemanha, Rússia e Escandinávia. No hemisfério sul, a taxa de crescimento da radiação era de 9,9% por década, atingindo o sul da Argentina e do Chile. No Brasil, no início de 1997, chegava a notícia de que sobre os Estados do Nordeste o nível de radiação ultravioleta havia aumentado 40% em comparação com igual período de 1996… Em março de 1997 as coisas pioraram. Sobre a Argentina e o Chile surgiu um
também fora da faixa que denominamos luz visível, e que não é, portanto percebida pelos nossos olhos. A faixa "acima" da luz visível é chamada infravermelha e a faixa "abaixo" dela é chamada ultravioleta. "Acima" e "abaixo" significam comprimentos de onda de irradiação maiores ou menores. Mas isso não vem ao caso, o que interessa saber é que irradiações com comprimentos de onda menores contêm muito mais energia concentrada, sendo, portanto muito mais fortes ou, em outras palavras, muito mais perigosas. A natureza, sabiamente, protegeu o planeta Terra com um escudo contra a irradiação ultravioleta prejudicial. Esse escudo, a camada de ozônio, absorve grande parte da radiação ultravioleta perigosa, impedindo que esta chegue até o solo. Toda a vida na Terra é especialmente sensível à radiação ultravioleta com comprimento de onda entre 290 a 320 nanômetros. Tão sensível que essa radiação recebe um nome especial: UV-B, que significa "radiação biologicamente ativa". A maior parte da radiação UV-B é, pois, absorvida pela camada de ozônio, mas mesmo a pequena parte que chega até a superfície é perigosa para quem se expõe a ela por períodos mais prolongados. A UV-B provoca queimaduras solares e pode causar câncer de pele, inclusive o melanoma maligno, freqüentemente fatal. A Agência Norte-Americana de Proteção Ambiental estima que 1% de redução da camada de ozônio provocaria um aumento de 5% no número de pessoas que contraem câncer de pele. Em setembro de 1994 foi divulgado um estudo realizado por médicos brasileiros e norte-americanos, onde se demonstrava que cada 1% de redução da camada de ozônio, desencadeava um crescimento específico de 2,5% na incidência de melanomas. A incidência de melanoma, aliás, já está aumentando de forma bastante acelerada. Entre 1980 e 1989, o número de novos casos anuais nos Estados Unidos praticamente dobrou; segundo a Fundação de Câncer de Pele, enquanto que em 1930 a probabilidade de as crianças americanas terem melanoma era de uma para 1.500, em 1988 essa chance era de uma para 135. Em 1995 já se observava um aumento nos casos de câncer de pele e catarata em regiões do hemisfério sul, como a Austrália, Nova Zelândia, África do Sul e Patagônia. Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos cidadãos acima de 65 anos apresentam alguma forma de câncer de pele; a lei local obriga as crianças a usarem grandes chapéus e cachecóis quando vão à escola, para se protegerem das radiações ultravioletas. A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que apenas naquele país estejam surgindo anualmente 10 mil casos de carcinoma de pele por causa da redução da camada de ozônio. O Ministério da Saúde do Chile informou que desde o aparecimento do buraco no ozônio sobre o pólo Sul, os casos de câncer de pele no Chile cresceram 133%; atualmente o governo fez campanhas para a população utilizar cremes protetores para a pele e não ficar exposta ao Sol durante as horas mais críticas do dia. A radiação UV-B também inibe a atividade do sistema imunológico humano, o mecanismo natural de defesa do corpo. Além de tornar mais fáceis as condições para que os tumores se desenvolvam sem que o corpo consiga combatê-los, supõe-se que haveria um aumento de infecções por herpes, hepatite e infecções dermatológicas provocadas por parasitas. A maior parte das plantas ainda não foi testada quanto aos efeitos de um aumento da UV-B, mas das 200 espécies analisadas até 1988, dois terços manifestaram algum tipo de sensibilidade. A soja, por exemplo, apresenta uma redução de 25% na produção quando há um aumento de 25% na concentração de UV-B. O
fitoplâncton, base da cadeia alimentar marinha, assim como as larvas de alguns peixes, também sofrem efeitos negativos quando expostos a uma maior radiação UV-B. Já se constatou também que rebanhos apresentam um aumento de enfermidades oculares, como conjuntivite e até câncer, quando expostos a uma incidência maior de UV-B.
Degradação
Os clorofluorcarbonos (CFC´s), para além de outros produtos químicos produzidos pelo Homem que são bastante estáveis e contêm elementos de cloro ou bromo, como o brometo de metilo, são os grandes responsáveis pela destruição da camada de ozônio. O composto CFC´s não são reativos, inodoros, não inflamáveis, atóxicos e não corrosivos pareciam ser produtos químicos perfeitos. Sem custo elevado de fabricação, tornaram-se populares como os refrigerantes de ares-condicionados, propulsores de aerossóis, composto de limpeza para peças eletrônicas, com chips de computador, agentes de fumigação para armazéns e compartimentos de carga de navio, e bolhas em espuma plástica. Os CFC têm inúmeras utilizações, pois são relativamente pouco tóxicos não inflamáveis e não se decompõem (facilmente). Sendo tão estáveis, duram cerca de cento e cinquenta anos. Estes compostos, resultantes da poluição provocada pelo Homem, sobem para a estratosfera completamente inalterados devido à sua estabilidade e na faixa dos 10 a 50 km de altitude, onde os raios solares ultravioletas os atingem, decompõem-se, libertando seu radical, no caso dos CFCs o elemento químico cloro. Uma vez liberto, um único átomo de cloro destrói cerca de 100 000 moléculas de ozônio antes de regressar à superfície terrestre, muitos anos depois. Três por cento (3%), talvez mesmo cinco por cento (5%), do total da camada de ozônio já foram destruídos pelos clorofluorcarbonetos. Outros gases, como o óxido de nitrogênio (NO) libertado pelos aviões na estratosfera, também contribuem para a destruição da camada do ozônio.
Conseqüências da degradação
Saúde Humana
Queimaduras solares mais graves
Maior incidência de catarata
Mais vitimas de cânceres de pele
Supressão do sistema imunológico
Alimentos e Florestas
Redução do rendimento de alguns produtos cultivados
Redução dos suprimentos de frutos do mar em decorrência do
fitoplâncton
Observação: O sol emite dois tipos de raios: UV (ultravioleta) que causa câncer de pele; e IF (infravermelho) responsável pelo aquecimento da Terra. A camada de ozônio somente evita a entrada de UV, por isso que sua destruição aumentaria a taxa de câncer de pele. Mas, não esquentaria o planeta, visto que ela não impede a entrada de raios infravermelhos provenientes do Sol. O buraco da camada de ozônio situa-se na região do pólo sul. Medições recentes indicam que ele abrange uma área de aproximadamente 27 milhões de quilômetros quadrados da atmosfera. É uma área muito extensa e por isso o fenômeno é preocupante.
Tentativas globais ou internacionais para criar normas de
proteção à atmosfera.
Reunião de Estocolmo: A assembléia geral das nações unidas, reunida em Estocolmo, de 5 a 16 de junho de 1972, atendendo à necessidade de estabelecer uma visão global e princípios comuns, que sirvam de inspiração e orientação à humanidade para a preservação e melhoria do ambiente.
Convenção de Viena: Proteção da camada de ozônio, adotada em 22 de março de 1985.
Protocolo de Montreal: Adoção de um conjunto de medidas para promover uma cooperação internacional em matéria de investigação e desenvolvimento da ciência e tecnologia para o controle e a redução das emissões de substâncias que deterioram a camada de ozônio, tendo em conta as necessidades dos paises em vias de desenvolvimento.
Protocolo de Kyoto: Cerca de 10.000 delegados, observadores e jornalistas participaram desse evento de alto nível realizado em Kyoto, Japão, em dezembro de 1997. A conferência culminou na decisão por consenso de adotar-se um protocolo segundo o qual os paises industrializados reduziriam suas emissões combinadas de gases de efeito estufa em pelo menos 5% em relação a níveis de 1990 ate o período entre 2008 e 2012. Esse compromisso, com vinculação legal, promete reduzir uma reversão da tendência histórica de crescimento das emissões iniciadas nesses paises há cerca de 150 anos.
Medidas que cada um pode tomar
Os primeiros passos, e mais importantes, são a procura de informação: devemos todos estar informados sobre o problema e o que o causa, utilizando como fontes de informação publicações, escolas, bibliotecas públicas, Internet, etc. Como já foi referido, a única maneira de reparar a camada de ozônio é parar a libertação de CFCs e outros gases que destroem o ozônio troposférico (ODS’s). A legislação Européia tem isto como objetivo, através da substituição dos ODS’s logo que alternativas viáveis estejam disponíveis, e onde tais alternativas não estejam disponíveis restringe-se o uso destas substâncias tanto quanto possível. Apesar disto, há diversa Tentar usar produtos rotulados como amigos do ozônio; Assegurar que os técnicos que reparam os frigoríficos e aparelhos de ar- condicionado recuperam e reciclam os velhos CFCs de modo a que estes não sejam libertados para a atmosfera; Verificar regularmente os aparelhos de ar-condicionado das viaturas sobre eventuais fugas; Pedir para mudar o refrigerante do carro caso o aparelho de ar- condicionado necessite de uma grande reparação; Retirar o refrigerante dos frigoríficos, aparelhos de ar-condicionado e desumidificadores antes de os deitar fora; Ajudar a criar um programa de recuperação e reciclagem na área de residência caso tal ainda não exista; Trocar extintores que usem “halon” por outros que usem compostos alternativos (ex. dióxido de carbono ou espuma); Sugerir atividades escolares com o objetivo de aumentar a consciência cívica do problema e fomentar a ação local.
Referências Bibliográficas
Lenzi, Ervim. Introdução à química da atmosfera. Ed. LTC. Wikipédia. Miller, Tyler. Ciência Ambiental. Ed. Thomson.
Faculdade de Ciência e Tecnologia
Área1Fte
Emerson Nascimento
Camada de ozônio
Salvador
