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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATOGROSSO CAMPUS CUIABÁ BELA VISTA CURSO TÉCNICO SUBSEQUENTE EM QUÍMICA SEMINÁRIO QUÍMICA DA ATMOSFERA DOCENTE: DRA. SUZANA A. SILVA DISCENTE: EDINILZA AUXILIADORA DA SILVA RUBINI CUIABÁ – MT MARÇO/2022 Sumário 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 3 2 AQUECIMENTO GLOBAL .......................................................................................... 4 3 EFEITO ESTUFA .............................................................................................................. 6 4 CAMADA DE OZÔNIO ................................................................................................ 7 5 SMOG FOTOQUÍMICO ............................................................................................... 9 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 11 7 REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 12 Química Ambiental 3 1 INTRODUÇÃO A poluição atmosférica se difere de outros tipos de poluição, pois afeta todos os segmentos de uma população. Se uma fonte de água é contaminada é possivel buscar água em outra fonte. No caso da atmosfera poluída, isso não é possivel. A concentração de CO2 na atmosfera tem aumentado significadamente no planeta terra. O aquecimento global resulta do desequilíbrio entre a emissão de gases de efeito estufa e a capacidade que o planeta tem de absorver essas substâncias. O efeito estufa é um fenômeno natural que ocorre no planeta Terra. Nesse fenômeno, a energia do Sol, que atravessa a atmosfera, é absorvida pela Terra e convertida em calor na superfície. É através do efeito estufa que o nosso planeta consegue manter sua temperatura constante, dando condições para a existência de todas as formas de vida que conhecemos hoje. Na superfície terrestre, o ozônio contribui para agravar a poluição do ar das cidades e a chuva ácida. Mas, nas alturas da estratosfera (entre 25 e 30 km acima da superfície), é um filtro a favor da vida. Sem ele, os raios ultravioletas poderiam aniquilar todas as formas de vida no planeta. O ozônio é naturalmente destruído na estratosfera superior pela radiação ultravioleta do Sol. Para cada molécula de ozônio que é destruída, um átomo de oxigênio e uma molécula de oxigênio são formados, podendo se recombinar para produzir o ozônio novamente. Smog fotoquímico é proveniente de uma série de reacões químicas. Ele pode apresentar efeitos físicos, químicos e biológicos. Fisicamente, o material particulado constituinte do smog forma aerossóis que reduz a visibilidade sendo que, para uma umidade relativa do ar inferior a 60%, essa pode ser limitada a 3 milhas. Os reagentes originais mais importantes nas ocorrências de smog fotoquímico são o óxido nítrico, NO2, e os hidrocarbonetos, que são poluentes emitidos no ar, provenientes da queima incompleta dos motores de combustão interna e de outras fontes. Química Ambiental 4 2 AQUECIMENTO GLOBAL Aquecimento global é o aumento da temperatura média dos oceanos e da camada de ar próxima à superfície da Terra que pode ser consequência de causas naturais e atividades humanas. Isto se deve principalmente ao aumento das emissões de gases na atmosfera que causam o efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono (CO2). De acordo com a NASA, a agência espacial norte-americana, o ano de 2020 empatou com 2016 como o mais quente na história. Segundo cientistas do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA (GISS, em inglês), a temperatura média global em 2020 foi 1,02ºC maior em comparação com o período entre 1951 e 1980. Por outro lado, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA, em inglês), órgão ligado ao governo dos Estados Unidos, cravou que 2020 foi o segundo ano mais quente da história. As instituições têm métodos diferentes para a análise dos dados brutos sobre temperatura, o que causa a diferença nos resultados. Os dados referentes a 2020 reforçam a tendência de aquecimento dos últimos 15 anos. Ao longo desse período, foram registrados os dez anos mais quentes da história. Ainda, os últimos sete anos consecutivos (2014-2020) foram os mais quentes desde que se começou a medição da temperatura média global. A tendência de aumento de temperatura média do planeta no longo prazo é o que configura o aquecimento global. Para chegar à conclusão de que há variação na temperatura, positiva ou negativa, cientistas consideram a comparação com o período pré-industrial, fase que antecedeu a utilização de combustíveis fósseis, como carvão e petróleo, para a geração de energia e o desenvolvimento de maquinários. Desde meados do século 20, os cientistas coletam dos sobre fenômenos do tempo, como temperatura, precipitação e tempestades, e mudanças nas correntes oceânicas e na composição química da atmosfera. O aquecimento global resulta do desequilíbrio entre a emissão de gases de efeito estufa e a capacidade que o planeta tem de absorver Química Ambiental 5 essas substâncias. Quando há um descompasso entre a quantidade de gases emitida e a absorção de carbono pelo planeta, a maior concentração de gases de efeito estufa na atmosfera leva ao aumento da temperatura média global e, por sua vez, ao aquecimento global. A presença dos gases na atmosfera pode durar por décadas. Em qualquer cenário, um fato é certo: as mudanças climáticas, consequentes do aquecimento global, já causam efeitos dramáticos em diversos lugares no mundo. Secas , enchentes, incendio florestais, furacões destrutivos estão em ascenção pelo globo e deixam rastro negativo de perdas humanas e econômicas. As mudanças climáticas é o principal risco global a longo prazo e a degradação ambiental aparece como uma ameaça existencial para a humanidade. Frear o aquecimento global é o grande desafio do nosso tempo. Previsões apontam para um acréscimo máximo de quatro graus até o fim do século. Nos últimos 100 anos, foi de apenas 0,7 grau. Uma das grandes preocupações quanto ao aquecimento global é o derretimento do gelo dos pólos Sul e Norte, que pode aumentar o nível do mar e inundar ilhas e áreas litorâneas. Outras geleiras, as dos Andes, já começaram a derreter. Entre outros problemas estão a transformação de florestas em desertos, a alteração de correntes de ar, a ameaça a várias espécies animais, e o prejuízo para a produção agrícola. Todos, inclusive os países desenvolvidos, podem sofrer com a falta de água, que também leva à proliferação de doenças. No Brasil, a Amazônia já sofre com a desertificação. Nos últimos 40 anos, foram derrubados quase 20% de sua cobertura original, mais que nos 450 anos anteriores. Porém, o trabalho contra o desmatamento tem avançado. A área desmatada no país em 2006 diminuiu 50% em comparação a 2004, e 430 milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2) deixaram de ser liberados. Química Ambiental 6 3 EFEITO ESTUFA O efeito estufa é um fenômeno natural necessário à nossa sobrevivência. Quando os raios solares são absorvidos pela superfície do planeta, parte é liberada como irradiação infravermelha. Alguns gases presentes na atmosfera, como os clorofluorcarbonetos(CFCs), metano e gás carbônico, prendem estes raios, mantendo assim a temperatura do ambiente constante. O uso de combustíveis como petróleo e carvão, assim como alguns processos químicos e industriais, libera estes gases responsáveis pelo efeito estufa. Quando eles se acumulam muito, a temperatura aumenta além do normal. As árvores e algas marinhas são responsáveis por quebrar o gás carbônico e diminuir o problema. Com o desmatamento e a poluição marinha, esse “refrigerador natural” é prejudicado. O efeito estufa recebe este nome, pois é um fenômeno semelhante às condições encontradas em uma estufa de plantas. A estufa é uma estrutura – comum em países de clima frio – usada para proteger algumas espécies de plantas, durante os meses mais frios. Em geral a estufa é construído com vidro ou plástico – tanto o teto, quanto as paredes – e embora a radiação solar consiga atingir as plantas, a estufa tem a capacidade de reter calor, mantendo a temperatura interna superior à externa. Como ocorre o efeito estufa: O Sol emite radiação e luz visível sobre o planeta Terra e demais astros do Sistema Solar. Os raios solares atingem a superfície terrestre e são retidos pela água, ar e terras. Parte dessa energia luminosa volta para o espaço. A radiação absorvida pela superfície se converte em calor. O calor tende a subir para as camadas superiores, dando lugar ao ar frio, em um movimento cíclico. Parte do calor fica retido na superfície em decorrência da barreira de gases de efeito estufa. Outra parte deste calor vai para o espaço. Vapor d’água, dióxido de carbono, metano e outros gases são responsáveis por “segurar” o calor na superfície terrestre. O aumento na emissão de gases que ocasionam o efeito estufa tem intensificado o https://www.infoescola.com/termodinamica/radiacao-termica/ https://www.infoescola.com/fisica/espectro-visivel/ https://www.infoescola.com/fisica/espectro-visivel/ https://www.infoescola.com/astronomia/sistema-solar/ https://www.infoescola.com/geografia/gases-do-efeito-estufa/ https://www.infoescola.com/quimica/dioxido-de-carbono/ https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/metano/ Química Ambiental 7 debate sobre os efeitos da ação humana e da destruição dos recursos naturais sobre o clima global. Alguns gases da atmosfera, principalmente o dióxido de carbono (CO2), funcionam como uma capa protetora que impede que o calor absorvido da irradiação solar escape para o espaço exterior, mantendo uma situação de equilíbrio térmico sobre o planeta, tanto durante o dia como noite. Sem o carbono na atmosfera, a superfície da Terra seria coberta de gelo. O efeito estufa na Terra é garantido pela presença do dióxido de carbono, vapor de água e outros gases raros. Esses gases são chamados raros porque constituem uma parcela muito pequena na composição atmosférica, formada em sua maior parte por nitrogênio (75%) e oxigênio (23%). 4 CAMADA DE OZÔNIO Em volta da Terra há uma frágil camada de um gás chamado ozônio (O3), que protege animais, plantas e seres humanos dos raios ultravioleta emitidos pelo Sol. Na superfície terrestre, o ozônio contribui para agravar a poluição do ar das cidades e a chuva ácida. Mas, nas alturas da estratosfera (entre 25 e 30 km acima da superfície), é um filtro a favor da vida. Sem ele, os raios ultravioletas poderiam aniquilar todas as formas de vida no planeta. Na atmosfera, a presença da radiação ultravioleta desencadeia um processo natural que leva à contínua formação e fragmentação do ozônio, como na imagem abaixo: https://www.infoescola.com/ecologia/recursos-naturais/ https://www.infoescola.com/ecologia/recursos-naturais/ Química Ambiental 8 Substâncias fabricadas pelo homem estão destruindo a camada de ozônio. Há registros de que a camada está se tornando mais fina em várias partes do mundo, especialmente nas regiões próximas do Pólo Sul e, recentemente, do Pólo Norte. O ozônio é naturalmente destruído na estratosfera superior pela radiação ultravioleta do Sol. Para cada molécula de ozônio que é destruída, um átomo de oxigênio e uma molécula de oxigênio são formados, podendo se recombinar para produzir o ozônio novamente. Essas reações naturais de destruição e produção de ozônio ocorrem de forma equilibrada. Diversas substâncias químicas acabam destruindo o ozônio quando reagem com ele. A lista negra dos produtos danosos à camada de ozônio inclui os óxidos nítricos e nitrosos expelidos pelos exaustores dos veículos e o CO2 produzido pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo. Mas, em termos de efeitos destrutivos sobre a camada de ozônio, nada se compara ao grupo de gases chamado clorofluorcarbonos, os CFCs. Os gases que estão destruindo a camada de ozônio são os CFC’s (gases clorofluorcarbonetos) usados nos sistemas de refrigeração, como solventes, espumas plásticas, embalagens de aerossóis e muitos outros. Eles são constituídos de carbono (C), cloro (Cl) e bromo (Br). Quando os CFC’s atingem altitudes superiores (entre 15 e 30 Km) são decompostos pela radiação ultravioleta, ou seja, passam por uma fotólise e liberam átomos de cloro, flúor e bromo. A catálise ocorre quando os átomos Química Ambiental 9 de cloro participam em ciclos das reações catalíticas que destroem ozônio. Observe as equações: Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O → Cl + O2 O3 + O → 2 O2 As moléculas chegam a estratosfera e são expostas a uma grande quantidade de raios ultravioleta. O átomo de Cloro se desprende e rompe o O3 formando ClO e O2. Depois o cloro se desprende do oxigênio e passa a destruir o ozônio, como mostra a equação. Dizemos que essas reações são catalíticas, devido ao fato de que aceleram a destruição da camada de ozônio. O cloro possui um poder destrutível que o possibilita consumir milhares de moléculas de ozônio. Dentre os prejuízos que a destruição da camada de ozônio traz, está o aumento da incidência do câncer de pele, devido à ação dos raios ultravioletas. Ocorrência do efeito estufa, o que causa um aumento na temperatura do planeta. Assim, as geleiras polares vão se descongelando gradativamente, aumentando o nível das águas nos oceanos Apesar de a camada de ozônio absorver a maior parte da radiação ultravioleta, uma pequena porção atinge a superfície da Terra. É essa radiação que acaba provocando o câncer de pele, que mata milhares de pessoas por ano em todo o mundo. A radiação ultravioleta afeta também o sistema imunológico, minando a resistência humana a doenças como herpes. 5 SMOG FOTOQUÍMICO Um dos tipos de smog é o fotoquímico, ele ocorre em cidades muito populosas, onde as atividades humanas lançam na atmosfera vários desses gases poluentes. Segundo Baird (2002), o smog fotoquímico, ou névoa fotoquímica, é um fenômeno caracterizado pela presença de ozônio na troposfera em regiões urbanas com a estagnacão de uma massa de ar. O smog é proveniente de uma série de reacões químicas, tendo como principais Química Ambiental 10 reagentes o óxido nítrico, hidrocarbonetos emitidos, principalmente, pela queima incompleta do combustível dos motores a combustão, os compostos orgânicos voláteis, COV’s, oriundos de substâncias contendo hidrocarbonetos voláteis como, combustível líquido, aerossóis e afins. Com a presença da luz solar sobre esses compostos há um aumento da quantidade de radicais livres formados no ambiente. A Figura abaixo ilustra as sucessivas reações de formação do smog. De acordo com LENZI(2009), o smog fotoquímico pode apresentar efeitos físicos, químicos e biológicos. Fisicamente, o material particulado constituinte do smog forma aerossóis que reduz a visibilidade sendo que, para uma umidade relativa do ar inferior a 60%, essa pode ser limitada a 3 milhas. Biologicamente, todo o efeito pode ser verificado na biota animal e vegetal. Em seres humanos, o smog proporciona problemas a saúde bem como desconforto. O smog pode ainda contribuir para o surgimento ou agravamento do quadro de alergias e problemas respiratórios. As crianças e idosos são os mais afetados, sendo que em crianças as patologias adquiridas podem se tornar doenças crônicas ao decorrer de suas vidas. Podem ainda contribuir para doenças cardíacas e do cérebro. Química Ambiental 11 Os PAN, peroxil alquil nitrato, causa irritação nos olhos e o ozônio em concentrações de 0,15 ppm causa problemas respiratórios. De acordo com a organização mundial da saúde, a concentração máxima permitida de O3 no ar e de 100 ppb medida em média por um período de uma hora. Em termos de conhecimento químico, os efeitos são devido ao caráter oxidante que o smog fotoquímico apresenta. A corrosão de materiais é evidente neste efeito, em que, a água serve como meio de reação. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Para minimizar os efeitos que contribuem para o aquecimento global, algumas soluções poderiam ser criadas, tais como energias de fontes renováveis, o fim do desmatamento, o uso mais inteligente de água, tecnologias e sistemas de produção que emitam menos dióxido de carbono e a preservação de biodiversidade podem ajudar a evitar que a temperatura do planeta se eleve ainda mais. Ainda podemos contribuir para que a camada de ozônio seja preservada, diminuindo a liberação de gases que destroem a Camada de Ozônio, evitando a aquisição de produtos (geralmente sprays, aparelhos de refrigeração e extintores de incêndio) que contenham CFC. Evitar a aquisição de produtos com muitas embalagens e reciclar o máximo possível. Pois, a decomposição do lixo libera CO₂ e metano, gases que contribuem para o efeito estufa. A manutenção e criação de áreas verdes nos espaços urbanos, o incentivo ao uso de instrumentos que minimizem as emissões de poluentes, como catalisadores automotivos, filtros nas fábricas e usinas, tratamento de resíduos, podem minimizar o smog fotoquímico. Química Ambiental 12 7 REFERÊNCIAS BRASIL, ambiente, Efeito estufa, disponível em: https://ambientes.ambientebrasil.com.br/mudancas_climaticas/artigos/efeit o_estufa.html, acesso em 16/03/2022. EDUCAÇÃO, Mundo, Reações Catalíticas e Camada de Ozônio, disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/reacoes- cataliticas-camada- ozonio.htm#:~:text=As%20mol%C3%A9culas%20chegam%20a%20estrat osfera,oz%C3%B4nio%2C%20como%20mostra%20a%20equa%C3%A7%C 3%A3o.acesso em 18/03/2022. ECOCÂMARA, Câmara dos deputados, Efeito estufa e aquecimento global, Disponível em: https://www2.camara.leg.br/a- camara/estruturaadm/gestao-na-camara-dos-deputados/responsabilidade- social-e-ambiental/ecocamara/noticias/efeito-estufa-e-aquecimento-global, acesso em 16/03/2022. ENEM, Prepara, Smog Fotoquimico, disponível em: https://www.preparaenem.com/quimica/smog-fotoquimico.htm, acesso em 16/03/2022. RIBEIRO, Amarolina, InfoEscola, Efeito Estufa, disponível em: https://www.infoescola.com/geografia/efeito-estufa/, acesso em 16/03/2022. SUA Pesquisa.com, Smog e suas características, disponível em: https://www.suapesquisa.com/o_que_e/smog.htm, acesso em 16/03/2022. https://ambientes.ambientebrasil.com.br/mudancas_climaticas/artigos/efeito_estufa.html https://ambientes.ambientebrasil.com.br/mudancas_climaticas/artigos/efeito_estufa.html https://www2.camara.leg.br/a-camara/estruturaadm/gestao-na-camara-dos-deputados/responsabilidade-social-e-ambiental/ecocamara/noticias/efeito-estufa-e-aquecimento-global https://www2.camara.leg.br/a-camara/estruturaadm/gestao-na-camara-dos-deputados/responsabilidade-social-e-ambiental/ecocamara/noticias/efeito-estufa-e-aquecimento-global https://www2.camara.leg.br/a-camara/estruturaadm/gestao-na-camara-dos-deputados/responsabilidade-social-e-ambiental/ecocamara/noticias/efeito-estufa-e-aquecimento-global https://www.preparaenem.com/quimica/smog-fotoquimico.htm https://www.infoescola.com/geografia/efeito-estufa/ Química Ambiental 13 SILVA, Profa. Lilian, Química da Atmosfera – Parte II, 2012, Disponível em: https://www.ufjf.br/baccan/files/2012/11/Aula-5- Qu%c3%admica_da_Atmosfera_ParteII.pdf, acesso em 16/03/2022. THOMAS, Jennifer Ann, Um só Planeta, O que é o aquecimento global?, publicado em 04/04/2021, Disponível em: https://umsoplaneta.globo.com/clima/noticia/2021/04/04/bloco-1-o-que-e- o-aquecimento-global.ghtml, acesso em 16/03/2022. UNESP, Rede São Paulo de Formação Docente, a Quimica da Biosfera, São Paulo, 2012, acesso em 21/03/2022. WWF, As Mudanças Climáticas, disponível em: https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/reducao_de_impactos2/clima/ mudancas_climaticas2/#:~:text=Aquecimento%20global%20%C3%A9%20 o%20aumento,causas%20naturais%20e%20atividades%20humanas, acesso em 16/03/2022. WWF, Camada de ozônio, disponível em: https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/questoes_ambientais/camada_ ozonio/, acesso em 16/03/2022. https://umsoplaneta.globo.com/clima/noticia/2021/04/04/bloco-1-o-que-e-o-aquecimento-global.ghtml https://umsoplaneta.globo.com/clima/noticia/2021/04/04/bloco-1-o-que-e-o-aquecimento-global.ghtml https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/reducao_de_impactos2/clima/mudancas_climaticas2/#:~:text=Aquecimento%20global%20%C3%A9%20o%20aumento,causas%20naturais%20e%20atividades%20humanas https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/reducao_de_impactos2/clima/mudancas_climaticas2/#:~:text=Aquecimento%20global%20%C3%A9%20o%20aumento,causas%20naturais%20e%20atividades%20humanas https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/reducao_de_impactos2/clima/mudancas_climaticas2/#:~:text=Aquecimento%20global%20%C3%A9%20o%20aumento,causas%20naturais%20e%20atividades%20humanas
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