Ozonosfera

Ozone 2001sept17 lrg.jpg]] A ozonosfera se localiza na estratosfera, cerca de 90% de ozônio atmosférico está nesta camada, entre 16 a 30 quilômetros de altitude, cerca de 20 km de espessura. Os gases na ozonosfera são tão rarefeitos que, se os comprimíssemos à pressão atmosférica ao nível do mar, sua espessura não ultrapassaria três milímetros.

As radiações eletromagnéticas emitidas pelo Sol trazem energia para a Terra, entre as quais a radiação infravermelha, a luz visível e um misto de radiações e partículas, muitas destas nocivas.

Grande parte da energia solar é absorvida e/ou refletida pela atmosfera, se chegasse em sua totalidade à superfície do planeta o esterilizaria.

A ozonosfera é uma das principais barreiras que nos protegem dos raios ultravioleta. O ozônio deixa passar apenas uma pequena parte dos raios U.V., esta benéfica.

Quando o oxigênio molecular da alta-atmosfera sofre interações devido à energia ultravioleta provinda do Sol, acaba dividindo-se em oxigênio atômico; o átomo de oxigênio e a molécula do mesmo elemento se unem devido à reionização, e acabam formando a molécula de ozônio cuja composição é (O3) A ozonosfera saturada de ozônio funciona como um filtro onde as moléculas absorvem a radiação ultravioleta do Sol e, devido a reações fotoquímicas, é atenuado o seu efeito. É nesta região que estão as nuvens-de-madrepérola, que são formadas pela capa de ozônio.

O buraco na camada de ozônio

O buraco na camada de ozônio é um fenômeno que ocorre somente durante uma determinada época do ano, entre agosto e início de novembro (primavera no hemisfério sul).

Quando a temperatura se eleva na Antártida, em meados de novembro, a região ainda apresenta um nível abaixo do que seria considerado normal de ozônio.

No decorrer do mês, em função do gradual aumento de temperatura, o ar circundante à região onde se encontra o buraco, inicia um movimento em direção ao centro da região de baixo nível do gás.

Desta forma, o deslocamento da massa de ar rica em ozônio (externa ao buraco) propicia o retorno aos níveis normais de ozonificação da alta atmosfera fechando assim o buraco.

Os fluidos de refrigeração

Até os anos 1920 o fluído utilizado para aquecimento e resfriamento era a amônia ou dióxido de enxofre, esses gases são venenosos e causam um cheiro desagradável. No caso de vazamento podem ocasionar envenenamento naqueles que se encontram próximos aos equipamentos de refrigeração. Iniciou-se então a pesquisa para encontrar um gás substituto que fosse líquido em condições ideais, circulasse no sistema de refrigeração e, em caso de vazamento, não causasse danos nos seres vivos.

A indústria química

As pesquisas da indústria química voltada à refrigeração se concentraram num gás que não deveria ser venenoso, inflamável, oxidante, não causasse irritações nem queimaduras, não atraísse insetos. Em suma, deveria ser um gás estável e perfeito.

Nas pesquisas foram testados diversos gases e fluidos, sendo escolhida uma substância que se chamaria de Clorofluorcarboneto, ou CFC.

Os CFC's, ou Clorofluorcarbonetos

Os CFC's podem ser compostos de um ou alguns átomos de carbono ligados a átomos de cloro e/ou flúor.

Um exemplo de CFC:

Cl | Cl-C-Cl | F

Os Cfc's passaram a constituir os equipamentos de refrigeração, condicionadores de ar, como propelentes de sprays, solventes industriais, espumas isolantes, produtos de utilização na Microeletrônica e na Eletrônica, etc.

O Freon da DuPont

O mais conhecido CFC é fabricado pela empresa DuPont, cuja marca registrada é Freon. Durante anos os CFCs foram usados e liberados livremente na atmosfera do planeta Terra. Não se conheciam os danos que poderiam estar causando na alta atmosfera, pois eram gases considerados extremamente seguros e estáveis.

Como se forma o Ozônio

O ar que nos rodeia contém aproximadamente 20% de Oxigênio. A molécula de oxigêno pode ser representada como O2, ou seja, dois átomos de Oxigênio quimicamente ligados. 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 O3. 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:

O2 + energia -> O + O (O significado da flecha é: Transformado em)

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 deM (de molécula).

Logo teremos:

O + O2 + M -> O3 + M

Traduzindo: Um átomo livre de Oxigênio com uma molécula de Oxigênio e uma molécula qualquer são transformados em Ozônio e uma molécula qualquer.

Aquela molécula qualquer não é consumida pela reação, porém é necessária para que possa se realizar. Na verdade M é um catalisador, pode ser no caso da atmosfera da Terra o nitrogênio molecular (N2), onde M=N2, por exemplo.

Portanto, esta é uma das formas mais comuns de se produzir ozônio. Outras seriam fornos industriais, motores automotivos entre outros que produzem o gás. Na baixa atmosfera o ozônio é reativo e contribui para a poluição atmosférica industrial, sendo considerado um veneno.

O despejo atmosférico dos CFCs

No final da década de 1960 eram liberadas em torno de um milhão de toneladas de CFCs por ano. As formas de liberação do gás são diversas, a mais conhecida é pelos aerossóis que utilizam o CFC como propelente. Uma vez liberado na atmosfera, o propulsor começa a se espalhar pela atmosfera livre e levado por convecção sobe até a alta atmosfera sendo espalhado por todo o planeta. Os Cfcs são gases considerados inertes cuja reação depende de condições muito peculiares.

O encontro dos CFCs com o Ozônio

Na alta atmosfera existem correntes de ar em alta velocidade , as Jet streams, muito poderosas, cuja direção é horizontal. Estas espalham os gases da região em todas as direções.

A camada de Ozônio se encontra em torno de 25/26 quilômetros de altitude aproximadamente. A energia solar em comprimento de onda ultravioleta forma as moléculas de Ozônio. O processo se dá quando se dividem algumas moléculas de Oxigênio em átomos Oxigênio livre, recombinando-as às moléculas de Oxigênio através da radiação ultravioleta.

Aquelas moléculas de Ozônio flutuando na alta atmosfera acabam encontrando as moléculas de CFC. O Clorofluorcarboneto é uma molécula estável em condições normais de temperatura e pressão atmosférica, porém, excitado pela radiação UV, acaba se desestabilizando e libera o átomo de Cloro.

O Cloro e o Ozônio

O átomo de Cloro é um catalisador poderoso que destrói as moléculas de Ozônio, permanecendo intacto durante todo o processo. Uma vez na alta atmosfera, o cloro leva muitos anos para descer à baixa atmosfera. Neste período, cada átomo de Cloro destruirá milhões de moléculas de Ozônio. A reação de destruição do Ozônio é bastante simples, uma vez que esta molécula é extremamente reativa na presença de radiação UV e Cloro. Observemos:

O2 + Energia UV -> 2O 2Cl (do CFC) + 2O3 -> 2ClO + 2O2 2ClO + 2O (regenerando o Cl) + 2O2

Logo, a resultante da reação é:

2O3 -> 3O2

Isto significa que tivemos três moléculas de Oxigênio geradas e os átomos de Cloro foram regenerados para destruir mais duas moléculas de Ozônio de cada vez, e assim por diante, infinitamente, até o Cloro cair.

O buraco na Ozonosfera

O Ozônio, sem a presença do Cloro, age como um escudo contra as radiações UV. É um gás tão raro e tão precioso na alta atmosfera que se a ozonosfera fosse trazida para o nível do mar nas condições normais de temperatura e pressão, esta camada chegaria à espessura de apenas três milímetros. É este gás que nos protege de ter a nossa pele cauterizada pelas radiações Ultra-Violetas do Sol.

A consequência imediata da exposição prolongada à radiação UV é a degeneração celular que ocasionará um câncer de pele nos seres humanos de pele clara. As pessoas de pele escura não estão livres desse câncer, a diferença é somente o tempo de exposição. Até o final da década de 1990, os casos de câncer de pele registrados devido ao buraco na camada de Ozônio tiveram um incremento de 1000% em relação à década de 1950. Alguns desinformados e principalmente aqueles defensores das indústrias fabricantes de CFCs, dizem que este aumento foi devido à melhoria da tecnologia de coleta de dados, e que os danos são muito menores do que os alarmados e alardeados pelos cientistas atmosféricos.

O buraco da camada de Ozônio tem implicações muito maiores do que o câncer de pele nos humanos. As moléculas orgânicas expostas à radiação UV têm alterações significativas e formam ligações químicas nocivas aos seres vivos. A radiação UV atinge em especial os Fitoplanctos que habitam a superfície dos oceanos e morrem pela sua ação.

Medidas

O padrão de medição do ozônio é feito de acordo com sua concentração por unidade de volume que por sua vez recebe a nomenclatura de Unidade Dobson (UD).

No ano de 2005, no dia sete de outubro, uma medição realizada pelo INPE na Antártida constatou que a concentração de ozônio estava em torno de 160 UD, quando em época de normal seria 340 UD (Esta medida é considerada referencial).

Abaixo da medida de 220 UD já se pode considerar baixa densidade de ozônio, ou a formação do buraco que já causa danos ao meio-ambiente.

Os Fitoplanctos e a cadeia Alimentar

As medições das populações desses organismos microscópicos sob o raio de ação do buraco da camada de Ozônio demonstraram uma redução de 25% desde o começo do ||século XXI]] até o ano de 2003, nas águas marinhas antárticas. A morte destes microorganismos causa uma redução da capacidade dos oceanos em extrair o dióxido de carbono da atmosfera, contribuindo para o aquecimento global. Com a morte dos fitoplanctos, os zooplanctos não sobrevivem. Sem zooplanctos, o krill deixa de existir, diminuindo a população dos peixes dos oceanos e assim por diante. Logo, a ozonosfera é primordial para que haja vida no planeta Terra.

Atmosfera

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