Questões de quimica ambiental (Efeito estufa)

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Questões – QA 815
Efeito Estufa e Aquecimento Global.
1) Aponte as diferenças entre radiação incidente sobre a superfície da terra e radiação emitida pela mesma?
R: O sol irradia para a terra ondas eletromagnéticas cuja distribuição espectral vai desde o ultravioleta até o infravermelho com predominância da luz visível (0,4 µm a 0,7 µm), tal distribuição aproxima-se de um corpo negro a uma temperatura de cerca de 6000 ºC. Desta radiação que chega até a terra 51% é absorvido pela superfície e 19% pela atmosfera. A diferença entre a radiação proveniente do sol e àquela emitida pela terra está na faixa da radiação eletromagnética, quando o planeta irradia para o espaço quantidade de energia igual à que absorve pelo sol, a faixa eletromagnética varia entre 4 µm e 100 µm (essencialmente infravermelho), com uma distribuição espectral próxima daquela de um corpo negro a -18ºC. 
2) É correto comparar o efeito estufa atmosférico com o que acontece numa estufa agrícola?
R: Uma estufa agrícola se trata, basicamente, de estruturas recobertas por painéis de vidro transparente, alguns dos quais podem ser abertos de forma controlada na parte superior da estrutura. No inverno, a luz e o calor do sol penetram no interior e aquecem o ar, as plantas e as estruturas de suporte. Essa energia fica aprisionada e a temperatura da estufa é regulada pela abertura adequada de alguns dos painéis móveis de vidro. O que ocorre é a regulação da temperatura por meio de uma barreira física que impede que a circulação de ar resfrie o ambiente. No caso da terra o processo é físico-químico, basicamente, alguns gases presentes na atmosfera são capazes de absorver radiação no infravermelho, implicando no aumento dos movimentos vibracionais e rotacionais. Os gases, então, passam a também irradiar no infravermelho em várias direções, inclusive retornando a superfície da terra conseguindo, por esse processo, manter seu calor. 
3) Explique como os gases participam do efeito estufa.
R: Alguns gases presentes na atmosfera são capazes de interagir com a radiação no infravermelho. Grande parte desse efeito se deve à presença de água na atmosférica, outros gases responsáveis pelo efeito estufa são: dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, os CFCs, SF6 e HCFCs. Essa radiação interage com as moléculas, mudando sua configuração, especialmente por meio de vibrações dos átomos em ligações intramoleculares. O que ocorre é que os átomos de uma molécula não permanecem fixos uns em relação aos outros; na realidade, eles vibram em torno de uma posição média. Se essas vibrações causarem mudança no momento dipolar da molécula, ela será capaz de absorver e emitir no infravermelho. Ao emitir no infravermelho, parte da radiação emitida pela terra volta para a mesma mantendo parte do seu calor. 
4) Por que gases como N 2 e O 2 não participam do efeito estufa?
O nitrogênio e o Oxigênio são moléculas lineares, e possuem um momento dipolar igual a zero, isso faz com que eles não sejam capazes de absorver no infravermelho e participar do efeito estufa. 
5) Numa análise global do planeta, quais são os principais gases de efeito estufa (GEE)? Quais são as suas principais fontes? E no Brasil (encontre os dados mais recentes)?
R: Os principais gases do efeito estufa são: vapor d’água, dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, os CFCs, SF6 e HCFCs. O dióxido de carbono provém em boa parte da queima de combustíveis fósseis, o metano provém de processos naturais e entrópicos assim como o gás carbônico, geralmente tem origem em depósitos ou em processos de extração e utilização de combustíveis fósseis ou na decomposição anaeróbica de substâncias orgânicas, principalmente celulose. O óxido nitroso também tem origem natural e entrópica sendo que na questão entrópica, a maior parte vem da queima de carvão e de outros combustíveis fósseis em motores a explosão e uso de adubos nitrogenados. Os CFCs são produzidos principalmente para uso em compressores para refrigeração doméstica e para a expansão de polímeros, já os HCFCs foram produzidos como uma alternativa a substituição dos CFCs e os SF6 são produzidos para serem usados como isolantes em instalações elétricas como geradores de alta tensão, disjuntores de alta capacidade em subestações blindadas, transformadores e cabos subterrâneos de alta tensão. Os dados mais recentes em relação ao Brasil são os de 2015, em que a principal fonte de emissão de gás carbônico é em relação a Energia (queima de combustíveis) e mudanças de uso da terra e florestas (desmatamento), no que diz respeito ao gás metano a maior parte da emissão vem da agropecuária (processos de fermentação), as emissões de óxido nitroso provém da agropecuária também (Solos agrícolas), os demais gases são pouco produzidos, mas equivale aquilo dito sobre o global. 
6) Quais são as principais fontes de emissão de GEE no Brasil? Quais seriam as principais medidas a serem tomadas para limitar ou mesmo diminuir estas emissões?
R: Queima de combustíveis fósseis, uso da terra e florestas e a agropecuária. Em geral seria necessário aplicar leis para controle dessas emissões, o investimento em pesquisas nesta área também seria uma saída para tentar reduzir ou diminuir essas emissões. 
7) O que é uma “janela atmosférica de radiação” (ou “janela espectral”)?
R: Janela atmosférica são regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera quase não afeta a energia eletromagnética proveniente do sol ou da superfície terrestre. 
8) Relacione as duas principais janelas espectrais com radiação incidente e radiação emitida.
R: A primeira entre 0,3 e 1µm permite a entrada da radiação solar e o aquecimento da superfície da terra, a segunda ocorre entre 7 a 13 µm, e permite que parte da radiação emitida pela superfície da terra escape para o espaço. 
9) O que se entende por “Potencial de aquecimento de GEE”? Com quais variáveis se relaciona este potencial?
R: Potencial de Aquecimento Global, pode ser entendido como uma medida de como uma determinada quantidade de gás do efeito estufa (GEE) contribui para o aquecimento global. 
10) Efeito estufa e aquecimento global tem o mesmo significado? Explique.
R: Não, o efeito estufa é um processo natural sem o qual não haveria vida na terra, o agravamento desse efeito pela emissão desenfreada de gases do efeito estufa tem como consequência os efeitos do aquecimento global que nada mais é do que o aumento da temperatura média global do ar e dos oceanos. 
11) Como puderam ser determinadas as concentrações do CO 2 e CH 4 da época pré-industrial?
R: A partir de isótopos de Boro, alcenonas e estômatos foliares. Para isso são usados núcleos de gelo da antártica e instrumentos modernos. 
12) Como se pode, hoje, ter certeza que o aumento da concentração destes gases é decorrente da atividade antrópica?
R: Isso se deve ao aumento constante das concentrações de GEE na atmosfera e ao aumento consistente das temperaturas médias globais. Ao longo dos últimos 800.000 anos o conteúdo de CO2 atmosférico pré-industrial permaneceu abaixo de 280 ppm em toda era glacial e ciclos interglaciais, mas subiu para a média global de 2016 de 403,3 ppm. Assim é possível observar que as mudanças referentes ao gás carbônico nunca foram tão rápidas como nos últimos 150 anos. E isso se deve essencialmente a atividades entrópicas 
13) Encontre as concentrações de alguns GEE (CO2 , CH4 e N2O) do início da era pré-industrial e dos dias atuais.
R:
	
	CO2
	CH4
	N2O
	Pré-industrial
	278 ppm
	722 ppb
	270 ppb
	Atualmente 
	403 ppm 
	1853 ppb
	329 ppb
14) O efeito estufa já foi observado em outros planetas que a Terra?
R: Sim, em Vênus por exemplo. 
15) O que se entende por “força radiativa (Radiative forcing)”? Para o que serve este dado?
R: A força radiativa é usada para avaliar e comparar os fatores antropogênicos e naturais das mudanças climáticas e é definida como a mudança na irradiância líquida na tropopausa, depois de permitir que as temperaturas estratosféricas se ajustem ao equilíbrio radiativo. 
16) Quais são as principais consequências previstas do aquecimentoglobal?
R: Extinção de espécies animais e vegetais, alteração na frequência e intensidade de chuvas (interferindo, por exemplo, na agricultura), elevação do nível do mar e intensificação de fenômenos meteorológicos são alguns exemplos. 
17) Quais são os principais sumidouros do CO2?
R: Florestas, solos e oceanos. 
18) A acidificação dos oceanos é uma consequência do aquecimento global?
R: Não, é uma consequência do aumento da quantidade de dióxido de carbono emitida por ações antrópicas, o aumento da concentração deste gás na atmosfera possibilita a maior quantidade do mesmo dissolvido nos oceanos, gerando ácido carbônico. Esse processo não tem uma relação direta com o aumento da temperatura. 
19) Pesquise sobre a “Hipótese do Ferro” (The iron hypothesis) – O que isso tem a ver com aquecimento global?
R: A hipótese do ferro propõe que a baixa concentração do elemento ferro na água do mar é o fator limitante para o crescimento da biomassa do fitoplâncton nas áreas do oceano denominadas ANBC, assim a adição de ferro na forma de pó nas áreas ANBC permitiria um aumento na produção da biomassa fitoplanctônica e isso poderia ser usado para a captura e armazenamento do dióxido de carbono da atmosfera. Dessa forma as taxas de CO2 na atmosfera poderiam diminuir, diminuindo o efeito estufa e consequentemente o aquecimento global.