Camada de Oznio

Uma abordagem geral

Ana Elisa, Daniel Okamoto, Luiza Coelho e Raquel Akagi

(CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA AMBIENTAL UFMS)

Unidades Dobson (UD)

A quantidade total de oznio atmosfrico em qualquer local expressa em termos de Unidades Dobson (UD).

Esta unidade equivalente espessura de 0,01 mm. de oznio puro, com a densidade que ele possuiria se estivesse submetido presso do nvel do mar (1 atm) e a 0o de temperatura.

Assim, baseado na quantidade normal de oznio estratosfrico em latitudes com climas temperados, se todo o oznio puro fosse trazido para o nvel do mar formaria uma camada de 3,5 mm. de espessura (350 UD).

Qumica da Camada de Oznio A camada de oznio funciona como um filtro onde as

molculas do oznio absorvem a radiao ultravioleta do Sol e, devido a reaes fotoqumicas, atenuam o seu efeito.

O O2 situado acima da estratosfera filtra a maior parte da luz UV-C procedente da luz solar, na faixa entre 120 e 240 nm.

O oznio estratosfrico filtra toda a luz proveniente do sol na faixa de 220 -290 nm (que compreende a radiao UV-C 200-280 nm). Mas da luz UV solar na faixa de 290 -320 nm (UV-B), s uma frao absorvida.

Assim sabemos que o oznio no totalmente efetivo como escudo para a luz na regio UV-B (280-320 nm)e no filtra nada da radiao UV-A. Tambm sabemos que a frao de UV-B que passa e vai atingir a troposfera depende do comprimento de onda.

Formao e Destruio do Oznio

Formao do Oznio:

O + O2 + M O3 + M + calor

A molcula M no consumido pela reao acima , M um catalisador, pode ser no caso da atmosfera da Terra o nitrognio molecular (N2), por exemplo.

A liberao de calor por esta reao resulta no fato de que na estratosfera a temperatura do ar mais alta do que nas camadas abaixo e acima dela. O ar nessa regio est estratificado, da surge o nome estratosfera.

A velocidade desta reao de formao depende apenas das concentraes de O2 e O3 e da luz UV a uma determinada altitude.

Destruio do Oznio: A absoro de um fton UV-C ou UV-B por uma molcula

de oznio tem como resultado a decomposio desta molcula atravs da reao:

O3 + fton UV (

Equilbrio natural do Oznio

O processos de formao e destruio do oznio tm um equilbrio natural na estratosfera.

+O

UV-C O2O2 O O3

UV-B O oznio na atmosfera est constantemente sendo

formado, decomposto e regenerado durante as horas de luz diurna (pois depende da radiao UV), mediante uma srie de reaes que ocorrem simultaneamente.

O tempo de vida mdio de uma molcula de oznio a 30 km de altitude meia hora.

Abaixo da estratosfera o oznio no se forma devido a ausncia de luz UV-C (foi absorvida pela camada de oznio) que necessria para produzir tomos de O.

Processos Catalticos de

Destruio do Oznio

Ento so os catalisadores X que so responsveis pela depleo do oznio, ao interferirem no seu equilbrio natural de formao e destruio.

A destruio cataltica do oznio ocorre mesmo em uma atmosfera no poluda, j que na estratosfera sempre esto presentes pequenas quantidades naturais de catalisadores X, como o NO e o OH.

Fatores que influenciam na destruio

A velocidade de decomposio do oznio por catalisadores depende da concentrao de oznio multiplicada pela concentrao do catalisador.

A diminuio da concentrao de oznio a maiores altitudes permite uma penetrao maior de luz UV at altitudes mais baixas, o que faz com que nestas regies seja produzido mais oznio, assim existe um auto-restabelecimento da camada de oznio.

Mas quem so os X?

Cl ,ClO, Br e BrO Fontes de Cl: gases sintticos (CFCs), clorometano

(CH3Cl, fontes naturais), ClO, estados cataliticamente inativos como HCl e nitrato de cloro (ClONO2)

O cloro inativo pode tornar-se temporariamente ativo e destruir maciamente o oznio.

Cada tomo de Cl pode destruir cataliticamente milhares de molculas de oznio. Um tomo de cloro decompe em mdia 10 mil molculas de oznio antes de ser removido.

Cl + O3 ClO+ O2ClO + O Cl+ O2

O3 + O 2O2

Br e BrO

Fontes: Brometo de metila (natural e artificial), formas inativas HBr (brometo de hidrognio) e BrONO2 (nitrato de bromo).

Existe menor percentual de bromo do que de cloro estratosfrico na forma inativa, pois as reaes de desativao do bromos so mais lentas. Por essa razo, o bromo estratosfrico mais eficiente na destruio do oznio que o cloro.

Por sorte, existe menor quantidade de bromo do que de cloro na estratosfera.

Br + O3 BrO+ O2

BrO + O Br+ O2

O3 + O 2O2

Compostos qumicos que causam a

destruio do Oznio

Compostos orgnicos contendo cloro e bromo de origem antropognica. So compostos que no possuem um processo de remoo natural na estratosfera.

Esses compostos so transportados pela troposfera e difundem-se na estratosfera onde sofrem decomposio fotoqumica pela radiao UV-C e liberam seus tomos de halognio.

So chamados de SDO: substncia depletiva de oznio.

CFCs : clorofluorcarbonetos, compostos que contm flor, cloro e carbono. So compostos atxicos, no-inflamveis, no-reativos e possuem propriedades teis de condensao, logo possuem uma grande variedade de usos.

Utilizao dos CFCs

Os compostos mais usados comercialmente eram o CFC-12, o CFC-11 e o CFC-13.

Alguns usos: CFC-12: - Refrigerao e equipamentos de ar condicionado (de

veculos inclusive) - Como propelentes em embalagens tipo Aerossis- Fabricao de espumas plsticas para embalagens e

isolamento trmico. CFC-11:- Fabricao de espumas moles (almofadas, bases para

carpetes, travesseiros e bancos de automveis) e produto rgidos de espumas de uretano (isolantes para refrigeradores).

- Como propelentes em embalagens tipo Aerossis CFC-13:- Limpeza de peas- Limpeza de circuitos impressos

Qumica de depleo do oznio

pelos CFCs

Todos os CFCs liberados atingem a estratosfera, pois no possuem sumidouro troposfrico. Afinal, eles so insolveis em gua, logo, no so eliminados pela chuva, no so atacados por radicais hidroxilas ou outros gases atmosfricos e no so dissociados pela ao da luz vsivel ou UV-A.

As molculas de CFC migram para as partes mdia e superior da estratosfera, onde a radiao UV-C no-filtrada causa sua decomposio fotoqumica, emitindo tomos de cloro ou de bromo.

CF2Cl2 (CFC-12) + UV-C CF2Cl+ Cl Tempo de vida mdio na atmosfera:

- CFC-11: 60 anos

- CFC-12: 105 anos

Outros SDOs

(substncias depletivas de oznio)

Outro composto cloro-carbonado amplamente usado o tetracloreto de carbono (CCl4 ), este composto era usado como solvente e como intermedirio para a fabricao de CFC-11 e CFC-12.

Os halons so substncias livres de hidrognio que contm bromo, tais como o CF3Br e o CFBrCl, so a principal fonte de Br. So usados em extintores de incndio.

O metilclorofrmio, CH3 - CCl3, tambm foi usado em grandes quantidades para limpeza de metais. Mas seu efeito destrutivo sobre a camada de oznio menor pois parte removido na troposfera.

A fonte antropognica de brometo de metila o seu uso como fumigador de solos.

CINCIAS RURAISPROFA. DRA. SNIA CORINA HESS

CAMADA OZNIO

http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/recursosnaturais/ids/ids2010.pdf

CFC = SOMA 90 AO NUMERO DO CODIGO. O RESULTADO SIGNIFICA: PRIMEIRO ALGARISMO = NMERO

DE C, SEGUNDO = H E TERCEIRO = Cl. O QUE FALTAR = F. HALON-1301 = CBrF3; HALON-1211 = CBrClF2;

CTC = TETRACLORETO DE CARBONO; TCA = CIDO TRICLOROACTICO; HCFC-142B = CH3-CHClF2;

CINCIAS RURAISPROFA. DRA. SNIA CORINA HESS

CAMADA OZNIO

http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/recursosnaturais/ids/ids2010.pdf

CINCIAS RURAISPROFA. DRA. SNIA CORINA HESS

CAMADA OZNIO

http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/recursosnaturais/ids/ids2010.pdf

Substitutos dos CFCs

Todos os compostos que tm sido implementados como substitutos diretos dos CFCs contm tomos de hidrognio ligados ao carbono, logo a maioria das molculas ser removida da troposfera, mas no 100%.

Os primeiros substitutos temporrios dos CFCs so os HCFCs, hidroclorofluorcarbonetos.

O HCFC-22, principal substituto do CFC-11, nos primeiros 15 anos aps sua emisso apresenta uma capacidade de destruio de oznio 15% maior que o CFC, mas destrudo mais rapidamente em algumas dcadas aps sua emisso, no sendo responsvel pela destruio do oznio a longo prazo.

Logo vimos que os HCFCs no so um bom substituto para os CFCs pois continuariam contribuindo para a acumulao de cloro estratosfrico.

Assim, a longo prazo os HFCs, hidrofluorcarbonetos, so substitutos melhores. Mas ainda no se conhece ao certo os aspectos ambientais dos HFCs.

CINCIAS RURAISPROFA. DRA. SNIA CORINA HESS

CAMADA OZNIO

http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/recursosnaturais/ids/ids2010.pdf

Buraco na camada de

oznio na Antrtida

Em 1985, os cientistas descobriram, que o oznio estratosfrico sobre a Antrtida reduzia-se em 50% de Setembro at o incio de Novembro, devido a ao do cloro. Isso vem acontecendo desde 1979.

No comeo de Outubro, no pice da depleo, quase todo o oznio foi extinto entre 15 e 20 km de altitude na regio sobre o Plo, formando assim um buraco sazonal.

Em novembro, o ar que chega de outras regies permite uma recomposio parcial do escudo de oznio. O buraco diminui de tamanho, mas no fecha completamente

O buraco de oznio ocorre como resultados das condies atmosfricas especiais do inverno polar, convertendo todo o cloro que est armazenado nas formas inativas (HCl e ClONO2), em formas ativas. Assim a elevada concentrao de cloro ativa causa uma depleo macia da camada de oznio.

As condies atmosfricas especiais da Antrtida so:

- as temperaturas muito baixas na estratosfera -- as menores do planeta -- produzem as chamadas nuvens estratosfricas polares, ativando as formas inativas de cloro.

- a circulao no plo Sul se d em torno de um ponto chamado vrtice, que atua como uma espcie de redemoinho, produzindo o isolamento da regio e deixando as reaes qumicas destrurem o oznio disponvel.

Buraco na camada de

oznio na Antrtida

A depleo do oznio sobre o rtico

Recentemente episdios de depleo parcial de oznio na estratosfera inferior sobre pores da regio rtica vm sendo observados durante a primavera.

No rtico ocorre o mesmo mecanismo de depleo que na Antrtida mas, devido s temperaturas mais amenas e a circulao bipolar do ar (logo sempre h renovao do ar estratosfrico e, com isso, o buraco no se forma), o fenmeno mais suave, no chegando a formar um buraco, apenas uma grande depleo.

Tirando o rtico e a Antrtida, em qualquer outro lugar da Terra, ocorre uma diminuio lenta e gradual da camada de oznio.

Situao atual

Monitoramento da camada de O3 Lanado em 15 de Julho de 2004, o Aura o terceiro de

um conjunto de satlites da NASA que compem o projeto Sistema de Observao da Terra. Os outros dois so o Terra, que monitora o solo, e o Acqua, que monitora o ciclo da gua no planeta.

Os instrumentos do Aura estudam a qumica da troposfera e iro permitir o monitoramento de vrios poluentes em tempo real e continuamente. A complexidade do transporte da poluio torna difcil quantificar quanto as indstrias e os automveis contribuem para piorar a qualidade do ar.

Alm disso, a presena da camada de oznio na estratosfera, logo abaixo do satlite, torna difcil a observao do oznio troposfrico. Um novo equipamento a bordo do Aura, chamado Espectrmetro de Emisso Troposfrica, utiliza uma tecnologia inovadora para ver atravs da camada de oznio estratosfrica e medir o oznio troposfrico.

Efeitos da destruio sobre

humanos, fauna e flora

Radiao ultra violeta

O Sol emite trs tipos de raios UV:

A radiao ultravioleta-A compe de 90 a 95% da energia ultravioleta do espectro solar. No causa queimaduras na pele (bronzeamento), mas causa o envelhecimento precoce.

A radiao ultravioleta-B representa uma nfima parte da radiao solar, mas o seu estrago grande. Ela a grande responsvel pelo bronzeamento e aparecimento de cncer, principalmente o de pele.

A radiao ultravioleta-C fica completamente retida na camada de oznio e no oferece perigo para seres humanos.

Efeitos dos raios UVs

Sade Humana

Pele seca e envelhecimento precoce Tumores de Pele- Danos causados ao DNA por uma excessiva exposio

aos raios UV-B, aumentam a probabilidade de ocorrer uma mutao indesejvel na reproduo celular, podendo levar a crescimento de um tumor. Ex: Cncer de pele, Melanomas (cnceres de pele mais perigosos).

Imunodepresso- A exposio aos raios UV-B leva a uma alterao na

imunidade celular que reconhece o parasita eliminando-o (fagocitose), reduzindo a resistncia humana varias doenas.Pode afetar tambm a habilidade do corpo em responder a vacinaes contra doenas.

- Os efeitos no sistema imunolgico no so dependentes da cor da pele, ou seja, pessoas de pele escura ou clara esto igualmente em risco.

Efeitos dos raios UVs

Sade Humana

Efeitos sobre os olhos- A exposio dos raios UV-B no usuais pode

causar queratite actnica, uma dolorosa inflamao aguda da crnea.

- A exposio crnica pode causar danos tambm aos olhos como as Cataratas que a opacificao do cristalino que compromete a viso . A estrutura protica do cristalino suscetvel ao do oxignio livre gerado pelos raios ultravioleta-B

- Estudos epidemiolgicos com pescadores mostram aumento do risco (28 vezes) quando quando expostos ao ambiente sem proteo ocular

Melanoma maligno no pCatarata

Cncer de pele na testa

Efeitos nos animais

Nos animais os raios ultravioleta, provoca irritao e ressecamento das mucosas do aparelho respiratrio, alm de envelhecimento precoce.

A vida marinha particularmente vulnervel aos raios UV-B, pois o UV-B prejudica os estgios iniciais do desenvolvimento de peixes, camares, caranguejos e outras formas de vida aquticas e reduz a produtividade do fitoplncton, base da cadeia alimentar aqutica.

A recente queda na populao mundial de rs e outros anfbios, junto com aumento nas deformidades das rs sobreviventes, tem sido relacionada com aumentos dos nveis de radiao UV, em particular a mortandade de ovos de anfbios postos em guas rasas.

Efeitos na flora

Tanto o aumento da intensidade como do tempo de exposio a radiao UV-B diminui a atividade fotossinttica (e logo a produo) de plantas de cultivo bsico.(arroz,soja, feijo, entre outros).

A UV-B tambm faz com que as plantas alterem a composio qumica de seus tecidos, por exemplo, aumentem seus contedos foliares de flavonides.

Alm dos efeitos diretos na fotossntese e no crescimento, podem ocorrer tambm outras mudanas, como atraso no perodo de brotamento das flores, distribuio anormal e mudanas na estrutura das folhas ou no metabolismo das plantas.

Fungos

Efeitos na flora

Alteraes Climticas

Os produtos qumicos destruidores de oznio contribuem para o aquecimento global pois podem ter um impacto no balano trmico da Terra, bem como na camada de oznio, porque muito deles so gases causadores do efeito estufa.

Por exemplo, os CFCs 11 e 12 tem um potencial de aquecimento global respectivamente 4000 a 8500 vezes maiores do que o dixido de carbono (num perodo de 100 anos). Sendo que os HCFs e o prprio oznio so tambm gases causadores do efeito estufa.

A maior exposio da superfcie da Terra a UV-B devido destruio do oznio pode alterar o ciclo dos gases causadores do efeito estufa, tais como dixido de carbono, de tal modo que poderia aumentar o aquecimento global.

Efeitos da depleo do oznio

sobre a Economia

Prejuzos na agricultura e na criao de animais, danos s colheitas e sade dos animais.

Danos populao e gastos com recuperao de cidades e moradias devido a desastres naturais.

Maiores gastos na sade pblica devido a doenas provocadas pelo aumento da radiao UV-B.

Aumento nos gastos da indstrias devido a substituio de tecnologia (erradicao do CFC)

Aumento nos gastos nas pesquisas de busca por tecnologias novas.

Legislao

Legislaes Internacionais:

Governos concordaram em aprofundar os estudos e trocar informaes atravs da Conveno de Viena

Conveno de Viena para a proteo da Camada de Oznio:

ustria / maro de 1985:

- representantes de 21 pases ( Brasil ausente)

- manifestava-se a preocupao tcnica e poltica quanto aos impactos da destruio da camada de oznio

- estabelecia obrigaes e comprometia os pases a iniciar e cooperar com pesquisas e avaliaes cientficas

O Protocolo de Montreal:

16 de setembro de 1987 / Cidade de Montreal Assinado na ocasio por 24 pases Entraria em vigor em 01.01.1989 Hoje: 168 membros, inclusive o Brasil Foram listadas substncias destruidoras da camada

de oznio e seus respectivos PDO (Anexo A) e dividas de grupos (I e II) de acordo com sua aplicao.

As SDOs no deveriam exceder o consumo de 1989, para reduzir em 50% o consumo e produo em 1999

O protocolo de Montreal:

Desenvolvidas substncias alternativas: uso da gua, dixido de carbono, hidrocarbonos, e HCFCs

Pases com consumo per capita de SDOs < 0,3 kg/ano, poderiam adiar o cumprimento de medidas de controle por 10 anos aps o prazo dos pases desenvolvidos.

Proibiu-se importao de substncias controladas de pases no que fizesse parte do protocolo e exportao para tais pases.

Anexo II: controles adotados e alteraes ocorridas Avaliao e reviso das medidas de controle pelo

menos de 4 em 4 anos A cada dois anos relatrio das atividades realizadas

para a reduo do consumo e produo das SDOs

Emenda de Londres

Junho de 1990: pases aderidos, pases observadores e diversas

Organizaes Governamentais e No Governamentais

Resolues tomadas: Antecipao dos prazos para reduo da produo

e consumo das SDOs. Janeiro de 2000: Produo limitada para atender as necessidade

dos pases do Artigo 5 Foram consideradas substncias controladas

outros CFCs Fundo Multilateral

Emenda de Copenhagen

1992 pases aderidos, pases observadores e diversas

Organizaes Governamentais e No Governamentais

Principais medidas adotadas: Pases desenvolvidos baniriam HCFCs at 2030, CFCs

at 1996 e o congelamento da produo do brometo de metila at 1995

Mais substncias so consideradas destruidoras da camada de oznio

Fundo Multilateral torna-se um mecanismo financeiro permanente

Produtos e equipamentos que contm SDOs passaram a ser controlados pela alfndega de cada pas membro

Emendas de Viena (1995) e

Montreal (1997)

Decises tomadas:

Pases do Artigo 5 (Brasil): as datas a partir das quais seriam contados os 10 anos para reduzir e eliminar o consumo de substncias controladas, foram aquelas indicadas no encontro de Londres para os pases desenvolvidos

Antecipado o cronograma de eliminao do brometo de metila

Legislao Nacional

1s restries: Portaria n1 AGO/88, da SNVSInstrues para rtulos de embalagens de aerossis que no

contivessem CFC Portaria n534 SET/88Proibio fabricao e a comercializao de cosmticos, de

higiene, perfumes, e saneantes domissanitrios, sob forma de aerossis que contivessem propelentes a base de CFC

Decreto Legislativo N 91 DEZ/89Aprova os textos da conveno de Viena e do Protocolo de

Montreal 1989 a 1990: Estudo de Caso do Brasil elaborao de um programa de eliminao das

substncias controladas Brasil: consumo de 68g de SDO por hab/ano = 9560

toneladas anuais PDO Artigo 5 do Protocolo

Legislao Nacional

Portaria Interministerial n929 OUT/91GTO: estabelecer diretrizes e coordenar a

implementao das normas, elaborar programa nacional e pr analisar projetos do Fundo Multilateral

Portaria IBAMA n27 MAR/93Cadastramento de todas empresa que produza,

importe, exporte, utilize ou comercialize as SDOs 1994: PCBO srie de polticas e aes:- conscientizao da sociedade- cotas anuais para fabricantes nacionais- incentivos a investimentos que substitussem o uso

de SDO- incentivos fiscais- treinamentos e certificao de tcnicos

Legislao Nacional

SET/95: PROZON

Resoluo CONMA n13 DEZ/93

- empresa > 1ton anual dever estar cadastrada junto ao IBAMA

- Gradativa eliminao das substncias controladas do Anexo A e B

Resoluo n229 MAI/97

- Apresentao ao PROZON de projetos de substituio em todos os usos como solventes

Outras

PORTARIA MMA n 121, de 12.05.2005 INSTRUO NORMATIVA IBAMA N 37 de

29/06/2004 PORTARIA MMA n 159, de 25.06.2004 PORTARIA MMA n 158, de 25.06.2004 RESOLUO CONAMA 340 - Set/2003 PORTARIA

MMA DE 19 de Set/2003 DECRETO FEDERAL, MAR/2003 INSTRUO NORMATIVA SDA N 45, JUL/2002 INSTRUO NORMATIVA SDA N 1, SET/2002 PORTARIA MMA n 46, de 22.02.2000 RESOLUO CONAMA N 267, SET/2000 INSTRUO NORMATIVA IBAMA N 01, JAN/1999

Outras

DECRETO FEDERAL N 2.783, SET/1998 DECRETO FEDERAL N 2.679, JUL/1998 DECRETO FEDERAL N 2.699, JUL/1998 DECRETO ESTADUAL N 41.629, MAR/1997 COMUNICADO DECEX N 7, AGO/1996 DECRETO LEGISLATIVO N 51, MAI/1996 DECRETO FEDERAL de 19.09.1995 NORMA ARI 740 de 1993 DECRETO LEGISLATIVO N 32, JUN/1992 DECRETO FEDERAL N 181, JUN/1991 PORTARIA MS 647 DE 30 de JUN/1989 PORTARIA MS 534 DE 30 de SET/1988

Referncias Bibliogrficas

BAIRD, Colin. Qumica Ambiental. 2 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

LORA, Electo Eduardo Silva. Preveno e controle da poluio nos setores energtico, industrial e de transporte. 2 ed. Rio de Janeiro: Intercincia, 2002

www.theozonehole.com/ http://pt.wikipedia.org/wiki/Ozonosfera www.diramb.gov.pt/data/basedoc/TXT_LI_1966_1_0001.h

tm www.ambiente.sp.gov.br/prozonesp/noticias/220902.htm www.ambiente.sp.gov.br/prozonesp/Oz0601.htm http://www.ambienteterra.com.br/saladeaula/ozonio/ozo

nio-03.php http://www.ambiente.sp.gov.br/prozonesp/links.htm cincia hoje