O ozônio (O3) é um gás instável, diamagnético, com PE -112oC. É uma forma alotrópica do oxigênio, constituído por 3 átomos unidos por ligações simples e duplas, sendo um híbrido de ressonância com comprimento médio de ligação de 1,28 Ao, formando um ângulo de 116o49'. O ângulo de ligação determinado experimentalmente está de acordo com previsto pelo modelo RPECV (120o).
É um agente oxidante extremamente poderoso mais fraco apenas que o F2, reagindo muito mais rapidamente que o O2 . Sua alta reatividade o transforma em elemento tóxico capaz de atacar proteínas (destruindo microorganismos) e prejudicar o crescimento dos vegetais. É um gás à temperatura ambiente, de coloração azul-pálida, devido à intensa absorção de luz vermelha, atingindo coloração azul-escura quando transita para o estado líquido, situação em que adquire propriedades explosivas.
É produzido naturalmente na estrastosfera 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.
O2(g) + hn --> O + O
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).
Devido à alta reatividade, a concentração de ozônio é resultado de um equilíbrio entre a sua produção e destruição, gerando camadas de alta e baixa concentração que atingem níveis máximos numa faixa de 30 Km de altura, chamada Camada de Ozônio.
Está situada na estrastosfera, entre 15 e 50 Km , formando um escudo protetor natural da Terra, contra as radiações UV provenientes do Sol.
Quando os raios UV incidem sobre uma molécula de ozônio, esta energia extra rompe as ligações entre os átomos, liberando uma molécula de O2 e um átomo de O livre.
Nesta reação demonstramos que o Ozônio é consumido naturalmente como também é produzido na presença de um catalisador, havendo um equilíbrio.
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.
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.
Perto da superfície da terra clorofluorcarbonos são relativamente inofensivos porque não reagem espontaneamente. São insolúveis em água, não podendo ser "lavados" pela chuva. Está comprovado que sua estabilidade é o que o torna mais perigoso, porque ele atravessa a atmosfera intacto, acumulando-se na estratosfera, onde pode ser decomposto pelos raios UV.
Na estratosfera, a radiação UV de alta energia ocasiona a fotodecomposição das moléculas de CFCs liberando átomos de cloro que é um poderoso catalisador da destruição do ozônio. Inicialmente os átomos de cloro livres, reagem com compostos instáveis contendo oxigênio, como exemplo o ozônio, formando monóxido de cloro (ClO).
O monóxido de cloro reage com átomos de oxigênio, produzindo moléculas de O2 e novamente, átomos de cloro. O átomo de cloro regenerado inicia um novo ciclo de destruição, portanto, um único átomo de cloro pode ser capaz de destruir até cem mil moléculas de ozônio.
A radiação ultravioleta é uma parte sui-generis do espectro solar, e pode ser separada em tres partes: a radiação UV-A, que se extende desde 320 a 400 nanometros (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 absorvido 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 a grande preocupação 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.
É por isto que as medidas de UV-B, em diversas situações e em vários sitios, é considerada tão importante. Já existe tecnologia adequada para se medir o UV-B.
O INPE mantém uma importante rede de monitores de UV-B no território nacional, e tem oferecido estas informações à comunidade médica. Um dos objetivos do trabalho é divulgar o índice de UV-B, que é um número sem dimensões que visa definir quantitativamente se o sol está forte ou fraco. É um número de 0 a 16. No inverno, em S.Paulo, por exemplo, o índice é da ordem de 5, e no verão da ordem de 12.
Quais os Problemas Decorrentes da Destruição da Camada de Ozônio?
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.
É a alteração da concentração de ozônio na atmosfera por compostos manufaturados, resultante de atividades humanas e que, através de reações químicas provocam a sua destruição.
O cloro proveniente dos CFCs e o bromo proveniente dos halônios são dois dos mais importantes elementos químicos associados com a destruição do ozônio. Os CFCs são substâncias derivadas dos hidrocarbonetos, em que os átomos de hidrogênio estão substituídos por átomos de cloro e flúor. Como os elementos cloro e flúor, juntamente com o bromo e o iodo encontram-se no grupo dos elementos conhecidos como halogênios, são também, denominados halocarbonetos. Comercialmente são conhecidos como Freons . Outro grupo de substâncias também derivadas dos hidrocarbonetos, conhecidas por halônios, contém bromo bem como cloro e/ou flúor. Tanto os CFCs como os halônios podem causar a destruição do ozônio.
Os halônios, apesar de liberados na atmosfera em quantidades menores que os CFCs, respondem por uma fração significativa da destruição do ozônio. Infelizmente seu potencial de destruição de ozônio é maior que o dos CFCs.
As moléculas de CFC, ou Freons, passam intactas pela troposfera. Quando passam por esta parte, desembocam na estratosfera, onde os raios UV do sol estão em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de CFCs liberando o átomo de Cl que por sua vez rompe a molécula de ozônio, formando monóxido de cloro e oxigênio. Mas, a reação não pára por aí, havendo então uma destruição em cadeia, ou seja, a molécula de monóxido de cloro reage com um átomo de oxigênio livre regenerando o Cl e produzindo O2.
O escudo que protege as pessoas das radiações solares é atacado a todo momento por gases de metano, enxofre e monóxido de carbono, mas os estragos maiores são procados pelos halogênios (flúor, cloro, bromo).
Para se ter uma idéia do estrago possível, apenas um átomo de cloro pode teoricamente decompor mais de cem mil moléculas de ozônio, ao longo dos anos.
Apesar de a destruição de ozônio na Antártida ter dimensões enormes, foi relativamente fácil para os cientistas entenderem a sua origem. No resto do planeta, porém, o incessante movimento da atmosfera dificulta a tarefa de descobrir se quaisquer mudanças no teor de ozônio decorre de flutuações dinâmicas ou de destruição química; por isso ainda não se conseguiu compreender exatamente como a diminuição do teor de ozônio na estratosfera vem sendo acelerado.
Já se sabe que as quantidades de CFCs liberadas por atividades humanas no entanto, são ínfimas se comparadas com as originadas de fontes naturais.
A produção anual de CFCs no mundo em 1991, foi de 1,1 milhão de toneladas, contendo 750 mil toneladas de cloro. Nesse total, segundo estimativas, cerca de 1% (7,5 mil toneladas) escapem para a baixo troposfera e, eventualmente cheguem à camada de ozônio e o destruam. Uma molécula de CFC demora cerca de cinco anos para atingir a estratosfera. A baixa troposfera ainda recebe por ano cerca de 600 milhões de toneladas liberadas pelos oceanos e outros 36 milhões de toneladas injetadas (na forma de HCl) apenas por vulcões difusivos (que estão continuamente fumegando e afetam apenas o meio ambiente local) . A estimativa de cloro liberada por vulcões difusivos é a mais aceita mas é bastante conservadora, pois alguns autores calculam essas injeção em 200 à 250 milhões de toneladas anuais. Jás os vulcões explosivos (que apresentam erupções repentinas e violentas e, afetam o meio ambiente em escala global) podem lançar, de uma só vez alguns milhões de toneladas de cloro diretamente na estratosfera.
De acordo com alguns cientistas apenas 1% da quantidade de cloro ejetada por vulcões explosivos chega à estratosfera. Admitindo este percentual para a erupção do Monte Pinatubo, foram introduzidas na estratosfera 45 mil toneladas do composto, ou seja, seis vezes a quantidade de CFCs liberada por ano. Embora alguns cientistas aceitem que o Pinatubo seja o responsável, em 1992 foram observadas reduções na concentração de ozônio entre 9 e 14% em algumas regiões, com média global diária entre 2 e 3% abaixo da mínima observada por satélites nos últimos 13 anos. Passando o efeito da erupção, no início de 1994, a camada de ozônio voltou a apresentar valores de concentrações iguais às condições pré-Pinatubo.
No passado, a atividade vulcânica foi muito mais intensa, injetando muito cloro diretamente na estratosfera. Se a fotoquímica estratosférica fosse tão simples como querem alguns modeladores teóricos, certamente uma erupção como a do Tambora, em 1815, algumas centenas de vezes maior que a do Pinatubo, teria destruído a camada de ozônio muito antes dos CFCs existirem. Na verdade, não há evidências de redução da camada de ozônio quando séries mais longas de dados sobre sua concentração são usadas, existe apenas a variação natural da concentração do gás, que depende, entre outros fatores, da atividade solar e das quantidades de cloro, flúor e bromo injetados na estratosfera, principalmente por vulcões.
Existem na Antártida doze vulcões ativos, e só o Monte Erebus (difusivo-explosivo) ejeta em média 1.230 toneladas de cloro e 480 de flúor por dia. Anualmente, portanto, o Erebus ejeta cerca de 450 mil toneladas de cloro. Isso significa que a quantidade de cloro lançada na atmosfera Antártica apenas por esse vulcão é sessenta vezes maior que a liberada pelo uso de CFCs. Apesar disso, a camada de ozônio sobre a Antártida retorna aos níveis normais quando o vórtice circunpolar desaparece, no início da primavera austral.
Em todo o mundo, as massas de ar circulam, sendo que um poluente lançado no Brasil, pode ir parar na Europa devido às 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, chamados de vórtex ou vórtice polar.
O vórtice isola a atmosfera Antártica e impede a entrada de ozônio, essencialmente produzida sobre os trópicos e transportado até lá pelos ventos. Assim, os poluentes atraídos durante o verão, ficam retidos na Antártida até que sobem para a estratosfera.
Em setembro, com o início da primavera, os compostos acumulados começam a dissociar-se, iniciando então uma destruição em larga escala do ozônio local, situação que se perpetua até novembro, quando a circulação se modifica, com a entrada de ar oriundo de outras regiões e a constante recomposição da camada local de ozônio.
Fonte: bohr.quimica.ufpr.br
