Nos últimos anos, a mídia, os consultórios, as academias, as áreas de lazer, vem realizando constantemente discussões sobre um assunto tão importante chamado ozônio. Partindo deste bombardeio de informações “desencontradas” é que realizamos uma pesquisa de caráter descritivo, tentando buscar respostas para essa nossa inquietação.
O ozônio está intimamente relacionado com a radiação UV-B. ele é um gás triatômico de oxigênio descoberto em 1840 pelo químico suíço C.F. Schonbein (da Silva, Antônio Abel Apud Whitten e Prasad, 1985) e presente na atmosfera terrestre a cerca de 1,5 bilhões de anos (da Silva, Abel Antônio Apud Walker, 1977; Lovelock, 1988; Mezaros, 1993.
É provável que há 500 milhões de anos já houvesse ozônio em quantidade suficiente na atmosfera para blindar a radiação UV de forma eficaz, permitindo que a vida pudesse se expandir na superfície terrestre. A Terra é o único planeta conhecido onde se encontra o ozônio. Ainda no século XIX provou-se que o ozônio era um constituinte atmosférico e que era um forte absorvedor de UV. No inicio do século XX comprovou-se a existência do ozônio em nível estratosférico, sendo que na década de trinta deu-se inicio a investigação atmosféricas desse gás a partir de instrumentação em solo e sondagens com balões que podiam atingir algumas dezenas de quilômetros. Cerca de 10% do ozônio é encontrado na troposfera, enquanto que quase 90% se encontra na estratosfera formando a camada de ozônio. Ainda há um pequeno montante de ozônio, que é encontrado na mesosfera. O perfil de ozônio é resultado da atividade fotoquímica e dinâmica na atmosfera (Whitten e Prasad em 1985 e Warneck em 1988, Apud, da Silva, Abel Antônio).
Cerca de 10% do ozônio é encontrado na troposfera, enquanto que quase 90% se encontra na estratosfera formando a camada de ozônio. Ainda há um pequeno montante de ozônio, que é encontrado na mesosfera. O perfil de ozônio é resultado da atividade fotoquímica e dinâmica na atmosfera (Whitten e Prasad em 1985 e Warneck em 1988, Apud, da Silva, Abel Antônio).
Como a composição da atmosfera nessa altitude é bastante estável, a camada de ozônio manteve-se inalterada por milhões de anos. Nas últimas décadas, entretanto, vem ocorrendo uma diminuição na concentração de ozônio, causada pela emissão de poluentes na atmosfera. O maior responsável é o cloro presente em clorofluorcarbonetos (CFCs). Ele é utilizado como propelente de sprays, em embalagens de plástico, chips de computador, solventes para a indústria eletrônica e, especialmente, em aparelhos de refrigeração, como geladeira e ar-condicionado.
É produzido naturalmente na estratosfera pela ação fotoquímica dos raios ultravioleta sobre as moléculas de oxigênio. Esses raios são suficientemente intensos para separar os dois átomos que compõe a molécula de O2, produzindo assim o oxigênio atômico.
Onde hn representa a energia correspondente à luz ultravioleta necessária para a ocorrência da dissociação.
A produção de ozônio é realizada numa etapa imediatamente posterior, resultando da associação de um átomo de oxigênio e uma molécula de O2 na presença de um catalisador (elemento necessário para manter o balanço de energia mas que não é consumido na reação).
A destruição da camada de ozônio é um dos problemas bastante sério nos dias de hoje, ela afeta a vida de todos nós. A camada de ozônio gás encontrado na estratosfera, desempenha uma função de extrema importância: filtra cerca de 70 a 90% dos raios ultravioletas emitidos pelo Sol.
O ozônio doa, com facilidade, moléculas de oxigênio para espécies de radicais livres como o nitrogênio, hidrogênio, bromo e cloro. Esses compostos ocorrem naturalmente na estratosfera a partir de fontes como o solo, vapores d'água e oceanos.
O3(g) + X --> XO + O2(g)Onde X pode ser O, NO, OH, Br ou Cl.
Está comprovado que emissões de enxofre, cloro, cinzas e calor decorrentes de fenômenos naturais (como erupções vulcânicas) contribuem para redução da camada de ozônio. Isso, porém, não livra o homem de sua parcela de responsabilidade do problema.
Compostos manufaturados são também, capazes de alterar o nível de ozônio na atmosfera.
Substâncias com CFCs e BrFCs podem atravessar intactas as camadas mais baixas da atmosfera e se acumularem nas camadas superiores onde a radiação UV é suficientemente forte para decompor as moléculas liberando bromo e cloro em quantidade suficiente para atacar a camada de ozônio.
Os CFCs são usados extensivamente em aerosóis, ar-condicionado, refrigeradores e solventes de limpeza. Os dois principais tipos de CFCs são o triclorofluorcarbono (CFCl3) ou CFC-11 e diclorodifluormetano (CF 2Cl2) ou CFC-12.
O triclorofluorcarbono é usado em aerosóis, enquanto que o diclorodifluormetano é tipicamente usado em refrigeradores.
A radiação ultravioleta é uma parte sui-generis do espectro solar, e pode ser separada em três partes: a radiação UV-A, que se estende desde 320 a 400 nanômetros (nm); a radiação UV-B, que vai de 280-320 nm; e a radiação UV-C, que vai de 280 a comprimentos de onda ainda menores. O UV-C é totalmente absorvido na atmosfera terrestre, e por isto não é de maior importância para medidas feitas da superfície da Terra. O UV-A é importante, porque não é absorvida pela atmosfera, a não ser por espalhamento nas moléculas e partículas, e porque tem efeitos sobre a pele humana. A radiação UV mais importante, sem dúvida, é a UV-B. Esta radiação é absorvida na atmosfera pelo ozônio, na estratosfera. A pequena quantidade que passa pela atmosfera e atinge a superfície é muito importante, porque excessos desta radiação causam câncer de pele, e são as grandes preocupações dos médicos dermatologistas. Como a camada de ozônio está ainda diminuindo, e vai continuar assim por mais algumas décadas, acredita-se que o UV-B vai aumentar sua intensidade no futuro.
O ciclo de destruição do ozônio estratosférico por radiação UVB desempenha um papel importante em favor da vida, pois diminui a quantidade de radiação UV que chega até superfície do planeta. A radiação UV, que bronzeia, seca e envelhece a pele, é prejudicial aos animais e plantas, principalmente porque pode danificar o DNA (ácido desoxirribonucléico). Essa molécula contém informações genéticas necessárias para reprodução e manutenção saudável dos seres vivos.
Danos causados ao DNA por exposição excessiva à radiação UV, aumentam a probabilidade de ocorrer uma mutação indesejável durante a reprodução celular, levando eventualmente a um crescimento tumoroso como, por exemplo, o câncer de pele. A destruição da Camada de Ozônio multiplicaria estes efeitos.
A redução da camada de ozônio causa maior incidência dos raios ultravioleta, o que diminui a capacidade de fotossíntese nos vegetais e afeta as espécies animais. Nos seres humanos compromete a resistência do sistema imunológico e causa câncer de pele e doenças oculares, como a catarata. A incidência de câncer de pele aumenta, desde que os raios ultravioletas sejam mutagênicos. Além disso, existe a hipótese segundo a qual a destruição da camada de ozônio pode causar desequilíbrio no clima, resultando no efeito estufa, o que causaria o descongelamento das geleiras polares e conseqüente inundação de muitos territórios que atualmente se encontram em condições de habitação. De qualquer forma, a maior preocupação dos cientistas é mesmo com o câncer de pele, cuja incidência vem aumentando nos últimos vinte anos. Cada vez mais aconselha-se a evitar o sol nas horas em que esteja muito forte, assim como a utilização de filtros solares, únicas maneiras de se prevenir e de se proteger a pele.
A camada de ozônio é uma "capa" desse gás que envolve a Terra e a protege de vários tipos de radiação, sendo que a principal delas, a radiação ultravioleta, é a principal causadora de câncer de pele. No último século, devido ao desenvolvimento industrial, passaram a ser utilizados produtos que emitem clorofluorcarbono (CFC), um gás que ao atingir a camada de ozônio destrói as moléculas que a formam (O3), causando assim a destruição dessa camada da atmosfera.
Nas últimas décadas tentou-se evitar ao máximo a utilização do CFC e, mesmo assim, o buraco na camada de ozônio continua aumentando, preocupando cada vez mais a população mundial. As ineficientes tentativas de se diminuir a produção de CFC, devido à dificuldade de se substituir esse gás, principalmente nos refrigeradores, fêz com que o buraco continuasse aumentando, prejudicando cada vez mais a humanidade.
A região mais afetada pela destruição da camada de ozônio é a Antártida. Nessa região, principalmente no mês de setembro, quase a metade da concentração de ozônio é misteriosamente sugada da atmosfera. Esse fenômeno deixa à mercê dos raios ultravioletas uma área de 31 milhões de quilômetros quadrados, maior que toda a América do Sul, ou 15% da superfície do planeta.
Esta pesquisa caracteriza-se como descritiva, já que trata de descrever as características dos fenômenos observados, analisar e fazer relações entre as variáveis pesquisadas no estudo (BISQUERRA, 1989).
Todos os lançamentos realizados pelo INPE/Natal, para coletar informações sobre a camada de ozônio no período de julho de 2003 a junho de 2004, totalizando 47 lançamentos.
Amostra se caracteriza como não-probabilística intencional (MARCONI; LAKATOS, 2000), uma vez que do total de 47 lançamentos de balões, 36 foram selecionados para o presente estudo, já que apresentaram um comportamento satisfatório com relação ao hPa. Para analisar o nível de comportamento do ozônio, realizou-se uma análise da camada constando no mesmo uma sonda para medir o ozônio atmosférico. De acordo com Da Silva (2004), estes valores devem ser iguais ou menores a 10hPa, só assim apresentarão condições satisfatórias para análise, o qual foi considerado como um critério pré-estabelecido da amostra pelo pesquisador.
Durante toda a pesquisa, foram realizadas determinadas estratégias com objetivo de ter o maior número de informações possíveis.
Através de uma “pesquisa bibliográfica”, coletamos informações, com relação camada de ozônio; para isto foi necessário utilizarmos: livros, revistas, artigos, dissertações, teses, internet, entrevistas;
Com a participação no lançamento de um balão, constando com o mesmo uma sonda para medir o ozônio, um rádio transmissor, usando o sistema de GPS, as informações adquiridas foram mais precisas e atualizadas;
Durante o nosso estudo, também foi necessário analisar algumas variáveis, dentre elas podemos destacar: altitude, pressão, camada de ozônio, velocidade, temperatura, tempo.
Na realidade, várias pesquisas têm sido realizadas em todo o mundo, no sentido de verificar o comportamento do ozônio atmosférico, uma vez que o ozônio se comporta como filtro dos raios ultravioletas, podendo provocar danos para a saúde dos seres vivos.
Nesse sentido, os resultados dessa pesquisa, demonstraram através do processo de observação, que o ozônio apresenta uma sazonalidade e que essas variações se concretizam em função da radiação solar que atinge a nossa atmosfera. Sabemos que a camada de ozônio em Natal, não apresenta “buracos”, mas estudos relatam que a mesma vêm sofrendo diminuição ao longo do tempo, sendo assim as pessoas devem tomar algumas precauções, dentre elas podemos destacar: Uso do “bloqueador solar”, óculos que protejam contra os raios ultra-violeta, evitar a exposição excessiva do corpo ao sol, bem como, não fazer uso de produtos manufaturados, que sejam a base de flúor, cloro e bromo, (freons). Desta maneira estaríamos protegendo e evitando que os raios ultravioleta interfiram de uma forma destrutiva, a vida dos animais e vegetais da terra.
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Ceac, 1989.
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LTC, 1999.
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Folha de São Paulo. Natal tem a maior incidência de ultra-violeta.
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GOODY, R. M. & WALKER J. C. G. Atmosferas Planetárias. São
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MARCONI, M. A; LAKATOS, E.M. Técnicas de Pesquisa. São Paulo:
Atlas, 2000.
TURRA, M; et all. Planejamento de ensino e avaliação. 11 ed.
Porto Alegre: Sagra, 1988.
Fonte: mail.falnatal.com.br
Os casos de câncer de pele e de catarata têm aumentado drasticamente. A cada ano que passa torna-se mais perigosa a exposição aos raios solares. Em certos locais já existem leis obrigando as crianças a usarem chapéus e cachecóis para irem às escolas, a fim de se protegerem dos raios solares. Tudo isso devido à destruição gradativa da camada de ozônio.
A Academia de Ciências dos Estados Unidos estima que uma redução de 1% da camada de ozônio ocasiona um aumento de dez mil novos casos de câncer de pele por ano só entre os norte-americanos, além de aumentar os casos de catarata.
Fala-se muito sobre a camada de ozônio. São várias as reportagens em jornais, revistas e telejornais que tratam deste assunto.
Mas o que vem a ser a camada de ozônio e qual a sua importância?
Primeiramente vamos ver o que é o ozônio.
O ozônio é um gás cujas moléculas são formadas por três átomos de oxigênio. Sua fórmula é O3.
O gás oxigênio, que é o gás que nós respiramos e que alimenta as combustões, tem suas moléculas formadas por dois átomos de oxigênio. Sua fórmula química é O2.
Portanto o elemento químico oxigênio O, forma duas substâncias simples diferentes: o gás oxigênio (O2) e o gás ozônio (O3).
Substâncias simples são aquelas formadas por apenas um elemento químico.
Quando um elemento químico origina mais de uma substância simples denominamos este fenômeno de alotropia e as substâncias formadas são denominadas alótropas ou variedades alotrópicas.
Desta forma, o elemento oxigênio se apresenta na natureza em duas variedades alotrópicas: o gás oxigênio e o gás ozônio.
Mas o que é a camada de ozônio?
O gás ozônio forma, na atmosfera (a uma altura de 12 km a 32 km), a camada de ozônio, que constitui uma proteção natural contra a radiação UV (ultravioleta) do Sol. Estes raios são muito prejudiciais aos seres vivos, causando uma série de problemas, entre os quais câncer de pele e catarata.
A intensidade dos raios UV é pequena pela manhã, aumentando até atingir o máximo ao meio dia, para depois começar a diminuir. Por isso se recomenda evitar a exposição ao Sol das 10:00 às 15:00 horas e a utilização de filtros solares ou protetores, principalmente no verão.
A intensidade dos raios UV é pequena pela manhã, aumentando até atingir o máximo ao meio dia, para depois começar a diminuir. Por isso se recomenda evitar a exposição ao Sol das 10:00 às 15:00 horas e a utilização de filtros solares ou protetores, principalmente no verão.
Buraco na Camada de Ozônio
Atividade
Solicitar ao professor de Biologia explicações sobre os processos de formação do câncer de pele e de catarata devido à ação dos raios UV e sobre a melanina e sua importância.
O ozônio (O3) é produzido, na alta atmosfera, pela ação dos próprios raios UV sobre o gás oxigênio (O2), e também é destruído, ao bloquear estes raios convertendo-os em calor e formando gás oxigênio novamente. Desta forma existe um equilíbrio entre o consumo e a produção do ozônio na alta atmosfera.
Formação do ozônio:
Destruição do ozônio:
Certos poluentes, principalmente os denominados genericamente CFCs (clorofluorcarbonos), utilizados em aparelhos de refrigeração e de ar condicionado, em alguns aerossóis ou sprays (desodorantes, tintas e inseticidas) e na produção de isopor ou espumas plásticas (empregadas como isolante térmico e em embalagens de ovos e de sanduíches), estão destruindo esta camada protetora. O CFC precisa ser substituído por outras substâncias sem os seus inconvenientes. Porém ele ainda é utilizado por muitas indústrias. Todos podemos colaborar com a preservação da camada de ozônio, adquirindo somente aerossóis que não contenham CFC (aqueles que não possuem trazem esta informação escrita na embalagem).
Todos os seres vivos são sensíveis à radiação UV principalmente aquela com comprimento de onda entre 290 a 320 nm1, denominada “radiação biologicamente ativa” ou UV-B. Grande parte desta radiação ainda é absorvida pela camada de ozônio, porém a pequena parte que chega até a superfície já é perigosa se a exposição for por períodos prolongados.
Atividade
Solicitar ao professor de Física explicações sobre a natureza dos raios UV e sobre as diferenças em relação ao comprimento de onda.
Com a diminuição da camada de ozônio os riscos da exposição ao Sol tornam-se cada vez maiores. A Academia de Ciências dos Estados Unidos calcula que uma redução de 1% da camada de ozônio pode ocasionar dez mil novos casos de câncer de pele por ano, só entre os americanos. Além disso, irão aumentar os casos de catarata provocando cegueira em seres humanos e animais.
Os vegetais também são afetados. A soja, por exemplo, apresenta uma redução de 25% na produção quando há um aumento de 25% na intensidade de radiação UV-B. O fitoplâncton, base da cadeia alimentar marinha, e as larvas de alguns peixes, também sofrem os efeitos nocivos da radiação UV-B.
Atualmente, devido a fatores climáticos, a principal falha ou buraco na camada de ozônio, se concentra sobre a Antártida (ver ilustração na pág. 1), havendo também outra menor no Ártico e algumas pequenas em torno destas regiões.
Em regiões do hemisfério sul, como Austrália, Nova Zelândia, África do Sul e Patagônia, tem sido observado um aumento dos casos de câncer de pele e de catarata desde 1995. Em Queensland, no nordeste da Austrália, mais de 75% dos cidadãos acima de 65 anos apresentam alguma forma de câncer de pele; a lei local obriga as crianças a usarem chapéus e cachecóis para irem à escola, a fim de se protegerem das radiações UV. No Chile os casos de câncer de pele aumentaram 133% e o governo tem feito campanhas para que a população utilize protetores solares e não se exponha ao Sol nos horários críticos.
É importante observar que todos esses efeitos são ocasionados por um pequeno acréscimo da radiação UV-B. Mas existe ainda um outro tipo de radiação denominada UV-C, que apresenta comprimentos de onda entre 240 e 290 nm. Esta radiação é ainda mais nociva, pois pode destruir o DNA (ácido desoxirribonucléico) das células, que são as moléculas que contém as informações genéticas dos seres vivos. Até agora esta radiação tem sido detida pela camada de ozônio, mas não se sabe até quando.
Em 1987 houve no Canadá uma conferência onde 43 países assinaram o “Protocolo de Montreal”, se comprometendo em reduzir em 50% a produção dos CFCs até o ano 2000. Desde então já ocorreram diversas outras iniciativas procurando solucionar este problema. As emissões têm diminuído, mas é necessário que diminuam ainda mais para se restaurar o equilíbrio anterior e evitar maiores problemas.
O ozônio ruim
Na camada mais baixa da atmosfera, a troposfera, o ozônio é um gás poluente. Inibe a fotossíntese das plantas, produzindo lesões nas folhas e diminuindo o rendimento das safras. Nos animais, provoca irritação e ressecamento das mucosas do aparelho respiratório, envelhecimento precoce e, em concentrações maiores, destruição de proteínas e enzimas.
Na baixa atmosfera o ozônio é originado por uma série de reações, envolvendo principalmente a ação de raios UV sobre o dióxido de nitrogênio, eliminado pelos escapamentos de veículos e pelas indústrias. As queimadas contribuem para intensificar a sua produção, formando acúmulos localizados com concentrações muito acima dos valores normais.
As descargas elétricas, de um modo geral, também produzem ozônio (O3) a partir do gás oxigênio ( O2) do ar:
Devido a esta diferença, apesar de se tratar da mesma substância química, o ozônio da estratosfera é considerado “bom” e o da troposfera, “mau” ou “ruim”.
As queimadas e a poluição atmosférica em geral contribuem para aumentar a quantidade de ozônio “ruim” e diminuir a de ozônio “bom”.
O ozônio também é utilizado em purificadores de água (ozonizadores) devido sua ação bactericida. Nestes aparelhos o gás oxigênio do ar é submetido a descargas elétricas, transformando-se em ozônio, o qual é misturado à água, eliminado as possíveis bactérias.
Outros elementos que formam alótropos
O carbono pode originar três principais variedades alotrópicas: a grafite (ou grafita), o diamante e o fulereno.
A grafite se forma quando o carbono puro se cristaliza originando arranjos hexagonais dispostos como placas que deslizam facilmente umas sobre as outras, sendo utilizada nos lápis e como lubrificante. Também é condutora de eletricidade.
O diamante é o carbono cristalizado no sistema cúbico (a pressões e temperaturas muito elevadas, no interior da Terra), sendo a substância mais dura que se conhece. É utilizado para cortar vidro, em jóias e em brocas de perfuração de rochas para extração de petróleo.
O diamante sintético é obtido submetendo-se a grafite a pressões e temperaturas elevadas, em aparelhos especiais.
O fulereno (C-60) é uma variedade alotrópica nova, descoberta em 1984 na Universidade de Prince (EUA), através da vaporização de amostras de grafite com laser supersônico. É composto por 60 átomos de Carbono dispostos segundo um arranjo geométrico que lembra uma bola de futebol, sendo também denominado futeboleno, buckyball e buckminsterfullerene. Posteriormente foram constatadas estruturas semelhantes com 70 átomos de Carbono (C-70).
Esta nova variedade alotrópica do carbono garantiu o Prêmio Nobel de Química, de 1996, aos seus descobridores, e promete grandes inovações no campo das pesquisas de ligas de carbono ultra-resistentes e de supercondutores.
O químico inglês Harold Kroto, um dos componentes da equipe descobridora do fulereno, já havia observado indícios de uma molécula estranha, em 1970, ao pesquisar a composição da atmosfera de estrelas vermelhas, porém naquela época não deu importância ao fato. Depois, constatou que aquela molécula estranha era o próprio fulereno.
O elemento fósforo pode se apresentar como fósforo branco, fósforo vermelho e fósforo negro.
O fósforo branco (P4) cristaliza-se no sistema cúbico, possui cor branca amarelada, densidade 1,82 g/cm3, é muito reativo, queimando espontaneamente em contato com o oxigênio do ar, sendo armazenado dentro de água, e emite luz a qual pode ser observada na obscuridade. Seu nome vem do grego phosphoros e significa portador de luz. Em contato com a pele produz queimaduras graves e é extremamente tóxico (0,1 g pode matar um adulto).
O fósforo vermelho (P4)n cristaliza-se no sistema romboédrico, possui cor violeta avermelhada, densidade 2,34 g/cm3, não queima espontaneamente, não emite luz e não é tóxico. No Brasil, ele costuma ser utilizado, como um dos componentes da parte lateral das caixas de fósforos, onde os palitos são riscados para acender.
O fósforo negro (Pn), também denominado fósforo metálico, é obtido pelo aquecimento do fósforo branco em altas pressões. Possui uma estrutura lamelar, onde os átomos encontram-se dispostos formando lâminas paralelas. Da mesma forma que a grafite, o fósforo negro também conduz a corrente elétrica.
O enxofre é o elemento que apresenta a maior quantidade de alótropos conhecida (alguns autores citam 30 variedades alotrópicas). Porém as formas mais importantes são duas, as quais diferem quanto à estrutura cristalina: o enxofre rômbico ou a (alfa), S8, que forma cristais amarelos e transparentes, com densidade 2,07 g/cm3 e ponto de fusão 112,8 ºC, e o enxofre monoclínico ou b (beta), S8, que forma cristais opacos com formas de agulhas, em regiões vulcânicas, com densidade 1,95 g/cm3 e ponto de fusão 119 ºC.
As variedades alotrópicas menos estáveis são denominadas metaestáveis, e tendem a se transformarem nas mais estáveis. Porém, geralmente, em condições normais, este processo é tão lento, que praticamente não chega a ser perceptível.
A forma estável do oxigênio é o gás oxigênio, do carbono é a grafite, do fósforo é o fósforo vermelho e do enxofre é o enxofre rômbico.
1 - Pesquisar em jornais, revistas e Internet sobre a camada de ozônio, sua importância, os poluentes que a destroem e os problemas e conseqüências desta destruição.
2 - Ler rótulos de aerossóis e anotar quais são prejudiciais camada de ozônio e quais não são.
3 -Promover um debate sobre o problema da destruição da camada de ozônio, apresentando os resultados das pesquisas e as possíveis soluções e conseqüências.
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http://www.educar.sc.usp.br/youcan/ozone/ozone.html
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Fonte: www.diaadiaeducacao.pr.gov.br
