Quando a vida surgiu na superfície terrestre, há cerca de 600 milhões de anos, surgiu também o oxigênio na atmosfera terrestre, e por conseguinte, o ozônio começou a acumular-se na atmosfera. Esta presença de ozônio na atmosfera terrestre garantiu durante toda a história da humanidade a existência de um escudo protetor contra a radiação UV-B, porque o ozônio tem a propriedade de absorver (na atmosfera) tal radiação.
Como o fator de proteção sempre existiu, os seres vivos em geral não aprenderam a se defender contra esta radiação, que sempre foi insignificante por causa da existência da camada de ozônio. É comum o uso deste termo, camada de ozônio, que já está consagrado na literatura mundial: refere-se a uma fatia da atmosfera em tomo da concentração máxima de 03 na estratosfera.
A situação descrita acima pode mudar drasticamente no futuro, caso se confirme que a camada de ozônio vai continuar diminuindo por ação da vida moderna.
Acredita-se que a ação do homem moderno libera na atmosfera (na forma de lixo) uma quantidade cada vez maior de certos gases, usados principalmente na refrigeração, (geladeiras, ar condicionado) que acabam atacando a camada de ozônio na estratosfera (região da atmosfera entre 16 e 50 km) onde ocorre uma reação química que destrói o ozônio. Com uma redução na camada de ozônio diminuiria também o efeito protetor contra a radiação UV-B. Torna-se assim cada vez mais importante conhecer melhor que radiação é esta, o que faz, como atua, e como dela nos podemos proteger.
A radiação que vem do sol pode ser separada em três grupos, de acordo com o seu comprimento de onda.
A parte visível é a porção mais conhecida e a que é mais importante para o aquecimento do planeta. Os dois outros grupos são o do infravermelho, de comprimentos de onda maiores, importante para o processo de esfriamento do planeta, e a região do ultravioleta, de comprimentos de onda menores.
Nesta região, uma faixa ainda menor é chamada de radiação ultravioleta de tipo B, UV-B, definida entre 280 e 320 nm (nm é abreviação de nanometro, que vale 10-9 metros). Esta radiação é danosa à vida, e tem causado preocupação por causa do advento da diminuição da camada de ozônio na atmosfera terrestre, o que deve trazer como conseqüência um aumento da radiação UV-B.
Não existem ainda boas medidas desta radiação, a nível global, em parte porque não havia interesse. Há inclusive dificuldades técnicas na instrumentação, e dificuldades na intercomparação dos equipamentos existentes.
Um dos primeiros passos, portanto, no sentido de melhor conhecer a radiação UV-B, é a sua medição sistemática para conhecermos sua intensidade, suas variações temporais, e geográficas. Para a comunidade médica, o conhecimento dos valores reais das intensidades permitirão calcular o tempo máximo de exposição para cada paciente, que assim poderá usufruir do sol sem o perigo de queimaduras imediatas, e a possibilidade de apresentar câncer de pele no futuro.
Objetivo do presente trabalho: O objetivo do presente trabalho é descrever, em termos práticos, as conseqüências de uma diminuição da camada de ozônio, e o aumento na intensidade da radiação UVB, e mais do que isto, permitir aos interessados calcular a duração saudável de exposição solar sem conseqüências danosas, através da definição do índice UV.
Sugere-se a informação sistemática do índice UV à população brasileira.
Atmosfera TerrestreÉ importante notar que a nossa atmosfera não foi sempre como é hoje. Ocorreram adaptações sucessivas a diferentes períodos geológicos, mas a modificação mais dramática teve lugar há 600 milhões de anos, quando surgiu o primeiro organismo capaz de usar diretamente a luz solar como mecanismo energético, no processo da fotossíntese. Foi este o processo que modificou drasticamente a atmosfera de um estado redutor, sem oxigênio livre na atmosfera, para um estado em que, como ainda é hoje, existe oxigênio livre. Foi somente após esta transição, com o surgimento da camada de ozônio, um subproduto do oxigênio, que a vida animal e vegetal pôde desenvolver-se na superfície terrestre, porque antes, a grande incidência de radiação ultravioleta só permitia o desenvolvimento celular nas profundezas do oceano.
A vida primordial criou a camada de ozônio.
Há indícios de que a vida moderna pode destruí-la.
Nos anos 70 algumas técnicas analíticas para detecção de gases diluídos atingiam um estado de excelência para a medida de concentrações extremamente baixas. Começaram então experimentos que acusaram a presença na atmosfera de substâncias artificiais, isto é, compostos químicos que não participam naturalmente do cicio de produção e perda dos gases atmosféricos, mas que são injetados na atmosfera inferior por ação antropogênica.
A partir desta constatação vários centros de pesquisa foram criados com a finalidade de monitorar estes gases. Cada vez mais há indícios de que substâncias artificiais estão interferindo na química natural da atmosfera. O caso da camada de ozônio está sendo investigado intensamente.
Em 1977 foi aprovada uma lei no Congresso dos Estados Unidos da América do Norte (Clean Air Act) que refletiu, na época, a preocupação dos legisladores sobre uma possível deteriorização, a níveis insuportáveis, da qualidade do ar. A NASA foi indicada por lei como a executora de um plano de trabalho para estudar a qualidade do ar, sua constituição, e sua química, principalmente com relação ao ozônio.
Função do OzônioO ozônio na estratosfera é um gás extremamente útil para os seres vivos e não deve ser eliminado sob pena de ocorrer uma transformação drástica na nossa maneira atual de viver. Parece não resultar nenhum benefício de uma destruição, ainda que parcial, da camada de ozônio. Há vários aspectos negativos, no entanto, todos eles decorrentes do aumento da radiação UV-B.
As características de existência de determinado elemento químico na atmosfera são função de sua reatividade, isto é, de sua química que pode produzir ou destruir certo constituinte; e da dinâmica, isto é, da inclusão de fluxos de partículas transportadas de um ponto a outro. Em termos quantitativos, pode-se exprimir a variação temporal de certo elemento químico através da equação da continuidade, uma das equações fundamentais da Física, e que deve ser resolvida quando se quer estudar a variabilidade temporal de certo elemento.
Um dos gases mais representativos em Química da Atmosfera é o ozônio (O3), que é um gás muito reativo, e pode interagir com muitas substâncias químicas. Com a produção de O3 tem início o cicio do ozônio.
A interação mais imediata ocorre na troposfera, isto é, na região mais baixa da atmosfera, que se estende até 12-16 km de altura, diretamente sujeita à ação antropogênica. É aí que é injetado o lixo industrial. Durante os últimos 10 anos os registros comprovam o aumento da concentração de várias substâncias do tipo "poluente".
A indicação é que cada vez mais poluentes, que são substâncias artificiais são acrescentadas à atmosfera, e esta, portanto, deve adaptar-se a um novo equilíbrio químico. Este novo equilíbrio pode significar a ausência parcial ou total da camada de ozônio, como conseqüência de substâncias injetadas na troposfera e que podem chegar à estratosfera, como é o caso dos CFCS.
Radiação Solar e OzônioA irradiação prolongada do sol direto, especialmente na praia, é uma experiência conhecida. Graves queimaduras podem resultar e, sem dúvida, seriam agravadas em muito se não fosse a proteção invisível que o ozônio proporciona.
Justifica-se, portanto, o zelo que grandes organizações científicas do mundo inteiro dedicam ao estudo e à pesquisa do ozônio atmosférico, e da radiação UV-B e seus efeitos.
A fotodissociação do ozônio, que ocorre com fótons de comprimento de onda menores que 310 nm, é o marco inicial para um ciclo de um grande número de reações químicas, de importância fundamental na troposfera, mas que não tem relação com a destruição da camada, que decorre de processos na estratosfera.
Nesta fotodissociação é liberado oxigênio atômico no estado excitado (1D); sendo muito reativo, pode iniciar várias reações subsequentes, entre as quais se destaca a que se dá com o vapor d'água, liberando o radical oxidrila OH, que continua o cicio de reações até chegar a moléculas mais estáveis que são os produtos finais dos processos reativos, como CO2, b, N2 e 02.
Outra classe importante de reações químicas na atmosfera é aquela que resulta na emissão espontânea e natural de fótons, produzindo assim a luminescência atmosférica própria, cujo estudo permite a pesquisa de vários constituintes da mesosfera (camada acima de 50 km) entre os quais o oxigênio atômico, o sódio e a oxidrila.
Química e Física da AtmosferaO objetivo dos trabalhos na área de Química e Física da Atmosfera é o estudo de processos químicos da baixa Atmosfera, principalmente na troposfera e estratosfera, sem esquecer os aspectos que têm impacto imediato sobre a qualidade do ambiente como a saúde, a agricultura e o clima.
Os constituintes químicos pares da atmosfera são em geral estáveis e os ímpares, como o H, O, N, e 03 são muito instáveis, tendo vida curta. Estes são também os compostos minoritários, cujas concentrações são muito pequenas (em face de outros constituintes que existem em muito maior abundância) mas que são mais sujeitos a participar de reações químicas.
Na altura da concentração máxima do ozônio, por exemplo, na estratosfera, a cerca de 28 km de altura, existem apenas 5 moléculas de ozônio para cada um milhão de moléculas de oxigênio molecular.
Em termos de composição próximo à superfície, os constituintes estáveis e de vida longa representam a grande maioria das partículas da atmosfera especialmente O2 e N2- são estes os chamados constituintes majoritários. Acima da superfície, sua densidade decresce exponencialmente com a altura.
Pode-se mostrar que isto acontece, raciocinando em termos de pressão,
que é peso por unidade de área. Este resultado importante exprime
o chamado equilíbrio hidrostático da atmosfera. Fica claro,
portanto, que a porção de maior massa da atmosfera terrestre
situa-se próximo à superfície.
É uma conseqüência da lei exponencial que, embora a atmosfera
não tenha limite superior, uma certa quantidade de sua massa está
confinada abaixo de certa altura bem definida. Pode-se calcular, por exemplo,
que 90% da massa total da atmosfera está situada abaixo de 18,4 km.
O ozônio é um gás que existe em estado puro e livre na atmosfera terrestre. O prefixo ozo- vem do grego, com o significado de aroma ou cheiro, que no ozônio é muito forte e característico (penetrante e desagradável, em algumas definições). O ozônio é subproduto do oxigênio. A uma altura suficientemente elevada, na estratosfera, aproximadamente, os raios ultravioleta do sol são suficientemente intensos para dissociar (isto é, quebrar) a molécula de oxigênio produzindo dois átomos de oxigênio atômico, O, a partir de uma molécula de oxigênio, O2, que em notação química pode ser expressa por:
O2 + hv —> O + Oonde hv representa a energia correspondente à luz ultravioleta necessária para a ocorrência da dissociação. A produção do ozônio é realizada numa etapa seguinte, que ocorre imediatamente após a produção de O, através da associação de um átomo de O com uma molécula de O2, na presença de um terceiro parceiro M:
O + O2 + M —> O3 + MAo processo de produção do ozônio seguem-se vários processos de perda, isto é, processos que destroem a molécula de 03, inclusive sua dissociação absorvendo a radiação UV-B. Normalmente essas são reações com os compostos nitrogenados, e os processos de perda mais importantes na estratosfera podem ser mostrados conforme seque:
NO2 + O —> NO + O2
Do equilíbrio entre produção e perda resulta a concentração do ozônio em estado estacionário. isto é, aquela que deve ser observada através de medidas.
A concentração do ozônio não é a mesma em diferentes alturas, porque os processos de produção e perda têm intensidades diferentes a diferentes alturas. O próprio processo de produção de O3, atenua a intensidade do ultravioleta de cima para baixo, e o que resulta é uma concentração de ozônio que é máxima numa certa altura, em torno de 28 km, diminuindo rapidamente para cima e para baixo.
Surge assim o conceito de camada de ozônio, isto é, uma fatia da atmosfera onde a concentração do O3 é relativamente elevada em relação ao resto da atmosfera.
A Radiação UltravioletaA radiação solar mais conhecida é a visível, mas duas outras faixas importantes são a do ultravioleta e a do infravermelho. As duas mais importantes para o assunto em pauta são a faixa visível, entre 400 e 600 nm, e a faixa do Ultravioleta, entre 100 e 400 nm. A faixa do ultravioleta é ainda subdividida em três: a UV-A, entre 400 e 320 nm; a UV-B, entre 320 e 280 nm; e a UV-C, entre 280 e 100 nm. A UV-A chega normalmente à superfície terrestre, não sendo absorvida eficientemente por nenhum dos constituintes atmosféricos.
Em excesso, a radiação UV-A pode também trazer perturbações à saúde, mas esta não deve aumentar sua intensidade com o tempo, como é o caso do UV-B. Ao contrário, a UV-B é fortemente absorvida pelo ozônio da atmosfera terrestre, causando uma variação muito forte na intensidade da radiação medida na superfície entre os limites de 280 e 320 nm. A faixa mais energética, a UV-C, em comprimentos de onda mais curtos que 280 nm, é totalmente absorvida na atmosfera terrestre.
Quando se fala em radiação UV, observada no nosso dia a dia, refere-se portanto ao UV-A e ao UV-B. O UV-B é o único afetado pela camada de ozônio.
Efeitos de UV-B sobre PlantasAs plantas, em geral, expõem grande parte de sua estrutura à radiação solar, principalmente no processo da fotossíntese em que o máximo de área foliar exposta significa também o máximo de energia disponível no processo biológico. Os efeitos do UV-B sobre as plantas dependem do nível de intensidade da radiação visível, e por isto, pesquisadores preferem muitas vezes fazer trabalhos de campo onde se suplementa a radiação visível com radiação UV-B obtida através de lâmpadas. Poucas espécies foram analisadas até hoje. A sensibilidade é muito variada entre diferentes espécies de plantas, e mesmo em alguns casos entre diferentes gentios dentro da mesma espécie.
Embora as pesquisas ainda sejam insuficientes para explicar um comportamento mais específico, sabe-se que algumas plantas seriam danificadas, outras apresentam produtividade diminuída, e ainda outras apresentam sua reprodução perturbada com maiores doses de UV-B.
A ação de fotossíntese reduzida pode levar à redução de biomassa, em determinadas circunstâncias, após aumentos de irradiação de UV-B. Em espécies sensíveis, este efeito pode ser o resultado de uma menor expansão foliar. Em outras espécies pode haver mudanças morfológicas induzidas por UV-B, como por exemplo, aumento na galhada, aumentos na massa foliar, alteração na espessura foliar, redução no seu alongamento, entre outros. Deve-se notar que estes efeitos não são necessariamente danosos à planta.
Embora ainda existam poucos experimentos, a maior parte das pesquisas preocupa-se com plantas mais comuns em agricultura. Relativamente pouco tem sido feito no estudo de florestas, por exemplo, além de outros ecossistemas não agrícolas. Alguns poucos experimentos de campo tentaram estudar a resposta de algumas espécies de árvores a aumentos de radiação UV-B. Uma espécie de pinheiro (Pinus Taeda) teve seu crescimento reduzido significativamente com aumentos de UV-B.
Efeitos de UV-B sobre Sistemas AquáticosOs ecossistemas aquáticos incluem os mais diversos ambientes em que predomina a massa líquida de água: poços, lagos, rios e baías, mangues e oceanos. Os oceanos da Terra são os maiores responsáveis pela produção de material orgânico, mais do que qualquer outro sistema terrestre. Teme-se que o delicado equilíbrio que foi determinado entre esta produção aquática e a radiação solar possa ser perturbado com aumentos na intensidade da radiação UV-B.
O fitoplâncton marinho, elemento básico da cadeia alimentar, é obrigado a permanecer na parte superficial das águas porque usa a energia solar no seu metabolismo. Fica fácil de entender, portanto, que está diretamente exposto a possíveis aumentos de UV-B.
Vários experimentos de laboratório e alguns trabalhos de campo demonstram que a maior exposição à radiação UV-B diminue a produtividade de geração de carbono orgânico, e causa danos a vários tipos de organismos aquáticos.
Efeitos Adversos à Saúde HumanaA radiação UV-B pode exercitar ações biológicas adversas na pele humana que não estiver protegida. Evidências médicas indicam claramente que a pele humana pode sofrer danos severos quando exposta à radiação UV-B natural do sol, ou artificial de alguma lâmpada. Os efeitos mais citados na literatura são o câncer de pele, e a supressão do sistema imunológico.
A pele humana tem uma importante função relativa à atividade imunológica e a radiação UV-B pode interferir com o sistema imunológico humano através da pele. A supressão da capacidade imunológica enfraquece o sistema de defesa contra o câncer de pele, e debilita a defesa contra doenças infecciosas. Pesquisas revelam que certos medicamentos como diuréticos, antibióticos e drogas usadas em quimioterapia podem aumentar a sensibilidade da pele em relação à luz solar.
SENSIBILIDADE: o Espectro de Ação Biológica Quando se fala em energia solar recebida pelo nosso planeta refere-se basicamente
ao espectro visível do sol, cuja máxima intensidade está
perto de 500 nm, isto é, na cor verde. A intensidade de radiação
diminui rapidamente tanto para comprimentos de onda menores (lado da radiação
UV, ultravioleta), quanto para comprimentos maiores (lado da radiação
IV, infravermelha). A intensidade da radiação solar é
várias ordens de grandeza menor, na região do UV, do que na
faixa máxima do verde.
Mesmo assim, é nesta pequena faixa do espectro solar que se define
a radiação que mais interfere com os sistemas biológicos.
Na faixa de 280 para 320 nm, a intensidade de radiação cresce
rapidamente, ou seja a intensidade é muito maior em 320 do que em 280
nm. No entanto, a sensibilidade biológica se comporta ao contrário,
isto é, ela é maior em 280 nm, decrescendo rapidamente para
o lado de 320 nm. É esta variação da sensibilidade biológica
que é chamada de espectro de ação, ou espectro de sensibilidade
biológica, do inglês, action spectrum. O espectro de sensibilidade
biológica tem o mesmo comportamento geral para diferentes sistemas
biológicos, mas não é necessariamente igual.
Numericamente pode ser muito diferente.
Quando se procura expressar a dose de UV, isto é, a quantidade de
energia biologicamente eficiente, os valores das intensidades espectrais são
multiplicados pelo espectro de ação. Isto assegura equivalente
sensibilidade biológica nos diferentes comprimentos de onda da radiação
desta dose.
Deve-se tomar cuidado na interpretação de resultados, já
que o espectro de ação é adimensional, e o produto tem
também dimensão de energia.
Fonte: www.hcanc.org.br
A região mais afetada pela destruição da camada de ozônio e a Antártida. Nessa região, principalmente no mês de setembro, quase a metade da concentração de ozônio e misteriosamente sugada da atmosfera. Esse fenômeno deixa a merce dos raios ultravioletas uma area de 31 milhões de quilômetros quadrados, maior que toda a América do Sul, ou 15% da superfície do planeta. Nas demais áreas do planeta, a diminuição da camada de ozônio também é sensível, de 3 a 7% do ozônio que a compunha ja foi destruído pelo homem. Mesmo sendo menores que na Antártida, esses números são um enorme alerta ao que poderá acontecer se continuarmos a fechar os olhos para esse problema.
O que são os raios ultravioleta?Raios ultravioleta são ondas semelhantes as ondas luminosas, que estão exatamente acima do extremo violeta do espectro da luz visível. O comprimento de onda dos raios ultravioleta varia de 4,1 x 10-4 ate 4,1 x 10-2 mm. As ondas prejudiciais de raios ultravioleta são as mais curtas.
A reaçãoAs moléculas de clorofluorcarbono, ou Freon, passam intactas pela troposfera, que e a parte da atmosfera que vai dos 0 aos 10000 metros de altitude. Quando passam por essa parte, desembocam na estratosfera, onde os raios ultravioletas do sol estão em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de CFC (ClFC) liberando o átomo de cloro. Este átomo, então, rompe a molécula de ozônio (O3), formando monóxido de cloro (ClO) e oxigênio (O2). Mas a reação nao para por ai, logo o átomo de cloro libera o de oxigênio que se liga a um oxigênio de outra molécula de ozônio e o átomo de cloro passa a destruir outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia. Por outro lado, existe a reação que beneficia a camada de ozônio: Quando a luz solar atua sobre óxidos de nitrogênio, estes podem reagir liberando os átomos de oxigênio, que se combinam e produzem ozônio. Estes óxidos de nitrogênio são produzidos diariamente pela queima de combustíveis fósseis feita pelos carros. Infelizmente, a produção de CFC, mesmo sendo menor que a de óxidos de nitrogênio consegue, devido a reação em cadeia ja explicada, destruir muitas mais moléculas de ozônio que as produzidas pelos automóveis.
Porque na AntártidaEm todo o mundo, as massas de ar circulam, sendo que um poluente lancado no Brasil, pode ir parar na Europa devido as correntes de convecção. Na Antártida, por sua vez, devido ao rigoroso inverno de seis meses, essa circulação de ar não ocorre e então se formam círculos de convecção exclusivos daquela área. Assim, os poluentes atraídos durante o verão, ficam na Antártida até que sobem para a estratosfera. Quando chega o verão, os primeiros raios de sol já quebram as moléculas de CFC encontradas nessa área, iniciando a reação. Em 1988, foi constatado que na atmosfera da Antártida, a concentração de monóxido de cloro e cem vezes maior que em qualquer outro lugar do mundo.
No Brasil ainda há pouco com que se preocuparNo Brasil, a camada de ozônio ainda não perdeu 5% do seu tamanho original. Isso é o que dizem os instrumentos medidores do IMPE (Instituto de Pesquisas Espaciais). O instituto acompanha a movimentação do gás na atmosfera desde 1978 e até hoje não detectou nenhuma variação significante. Talvez isso se deva a pouca produção de CFC no Brasil em comparação com os países de primeiro mundo. Isso se deve a que no Brasil, apenas 5% dos aerossois utilizam CFC, já que aqui uma mistura de butano e propano e significativamente mais barata, e funciona perfeitamente em substituição do clorofluorcarbono.
Os malesA principal consequência da destruição da camada de ozônio será o grande aumento da incidência de câncer de pele, já que os raios ultravioletas sao mutagênicos. Além disso, existe a hipótese que a destruição da camada de ozônio pode causar um desequilíbrio no clima, resultando no "efeito estufa", que acarretaria no descongelamento das geleiras polares e enfim, na inundação de muitos territórios que hoje podem ser habitados. De qualquer maneira, a maior preocupação dos cientistas e mesmo com o câncer de pele, cuja incidência já vem aumentando nos últimos vinte anos. Cada vez mais se indica evitar as horas em que o sol está mais forte e a utilização de filtros solares, únicas maneiras de se prevenir, e de se proteger a pele.
Fonte: www.trabalhoescolar.hpg.ig.com.br
