Camada de Ozônio

       O ozônio (O3) é um gás atmosférico azul-escuro, que se concentra em grande quantidade na estratosfera, forma-se pela exposição de moléculas de oxigênio à radiação solar ou à descargas elétricas (http://www.bio2000.hpg.com.br/newpage11.htm).
       A camada de ozônio tem aproximadamente 15 Km de espessura, e formou-se, provavelmente, há um bilhão de anos, entre 12 e 32 Km de altitude, entre a troposfera e a estratosfera. Ela tem a finalidade de filtrar as radiações ultravioletas solares, pois estas radiações conseguem "quebrar" várias moléculas que formam nossa pele, causando queimaduras e, principalmente, câncer de pele.
       Na verdade, do total da energia que nos chega do sol, cerca de 46% correspondem à luz visível; 45% radiação infravermelha e 9% radiação ultravioleta, a qual contém mais energia, sendo a mais perigosa para a vida dos animais e vegetais sobre a Terra. Nessa camada existe cerca de 1 molécula de O3 para cada 1 milhão de moléculas de O2, ainda assim ela é de suma importância para a vida na Terra (http://www.defensoresdanatureza.com.br/biosfera/ecossistema/ecocamada.html).

Formação e destruição do ozônio

       Em reações não catalíticas na estratosfera moléculas de O3 são formadas e destruídas. De acordo com o perfil típico de temperatura desta camada da atmosfera, as reações que ocorrem são exotérmicas. Acima da estratosfera o ar é rarefeito, e devido à radiação UV do sol, as moléculas de O2 são decompostas.

       Parte dos átomos de oxigênio recombinam-se e formam moléculas diatômicas, que podem sofrer novamente o processo de fotodecomposição. A intensidade da radiação UV na estratosfera é muito menor devido a estes processos de fotodecomposição sofridos pelas moléculas diatômicas. A colisão das moléculas diatômicas com os átomos de oxigênio resulta na produção de ozônio na estratosfera.

       A destruição do ozônio na estratosfera é predominantemente resultado da fotodecomposição pela absorção de fótons UV, conforme equação abaixo:

       As espécies geradas, por sua vez, podem reagir com moléculas de O2, regenerando o ozônio.
       Os processos catalíticos de destruição do ozônio são de suma importância no estudo da química atmosférica e começaram a ser desvendados no início da década de 60. Os catalisadores são radicais livres, ou seja, átomos ou moléculas com pelo menos um elétron não emparelhado, o que os torna espécies altamente reativas. Entre os quais podemos destacar:
        OH., CH3., CF2Cl., H3COO., C3CO., HlOO., HlO., HCO. e NO..

        Eles reagem com o O3 retirando um átomo de oxigênio. No entanto, alguns desses catalisadores são de origem natural em processos bióticos como, por exemplo, o N2O (Mozeto, 2001).
       Sem influência de fatores externos, a formação e destruição do ozônio atingem um equilíbrio, mantendo sua concentração quase que constante na camada, sofrendo apenas algumas variações normais conforme a hora do dia ou a estação do ano (Feltre, 1996).

Destruição da camada de ozônio

       Um dos graves problemas ambientais enfrentados nas últimas décadas tem sido a redução da camada de ozônio, que a partir de 1995, segundo dados da Organização Meteorológica Mundial, com sede em Genebra (Suíça), tem adquirido proporções consideradas alarmantes.
       Na década de 80 essa redução foi descoberta, em muitos pontos da Terra, como Suíça, Alemanha, Canadá, Chile e Brasil. Ocorreu em 1983 a descoberta mais alarmante, quando foi detectado um buraco na camada de ozônio na área sobre a Antártida. Segundo os últimos cálculos esse buraco tem cerca de 10 milhões de quilômetros quadrados e continua aumentando.
       Antes se pensava que a camada de ozônio estava sendo destruída devido aos óxidos de nitrogênio, presentes na atmosfera em quantidades cada vez maiores. As reações propostas eram:

Note que o NO da primeira reação é formado na segunda, o que forma uma espécie de círculo, onde apenas uma molécula de NO pode destruir milhares de moléculas de O3 (Feltre, 1996).
       A destruição da camada de ozônio aumentou ainda mais pela reação química do ozônio com o cloro dos clorofluorcarbonos (CFCs), liberados na atmosfera pelo uso de aerossóis, aparelhos de ar condicionado, espumas plásticas, solventes, fábricas de plástico e refrigeradores e também como matéria prima na fabricação de isopor. Os mais importantes são o freon-12 (CCl2F2) e o freon-11 (CCl3F).
       A princípio os CFCs são perfeitos, não são inflamáveis, tóxicos, corrosivos, nem explosivos, mas o aumento do seu consumo pode transformá-los em vilões. Os CFCs decompõem-se nas altas camadas de atmosfera (estratosfera), por influência das radiações ultravioletas e acabam por destruir as moléculas de ozônio quebrando suas ligações, devido à ação do cloro na forma de radicais livres (Clo). Essa diminuição de gás ozônio causa um desequilíbrio atmosférico, uma vez que prejudica a filtração da radiação ultravioleta (http://www.defensoresdanatureza.com.br/biosfera/ecossistema/ecocamada.html).

       O cloro formado na última reação volta à segunda, como um processo cíclico, onde 1 átomo de cloro é capaz de de destruir 100000 moléculas de ozônio (Feltre, 1996).
       Em 1990, a Organização das Nações Unidas (ONU) determinou que até o ano 2010 a produção de CFC deveria ser eliminada, pois uma redução de 1% na camada de ozônio corresponde a um aumento de 2% da radiação ultravioleta incidente na Terra. O aumento da radiação ultravioleta na superfície terrestre trará grandes problemas, como: aumento do câncer de pele, aumento de catarata e cegueira nos homens e animais, queima de alguns vegetais, e alterações no plâncton existente na água do mar, o que alteraria toda a cadeia alimentar marítima (Manahan, 2001).
       Devido aos diferentes estados eletrônicos que as moléculas podem assumir, elas absorvem radiação solar de diferentes comprimentos de onda. Muitas espécies absorvem energia na região do visível (de 400nm a 750 nm), enquanto outras absorvem preferencialmente na faixa de 70 a 250 nm. O ozônio presente na estratosfera absorve as radiações entre 220 e 320 nm. A figura a seguir mostra a distribuição do ozônio e a mudança de temperatura na atmosfera baixa.

Variações da concentração de ozônio e da temperatura na atmosfera (Baird, 1998).

 

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