PROBLEMAS AMBIENTAIS AGRAVADOS PELA POLUIÇÃO Figura 1 – Derretimento das geleiras devido ao aquecimento da Terra Fonte: Instituto Akatu CONTEÚDOS Efeito estufa e aquecimento global Buraco na camada de ozônio Inversão térmica Chuva ácida AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS Radiação solar e os problemas ambientais A radiação solar, também chamada luz branca, é uma mistura de vários tipos de radiações como, por exemplo, raios gama, raios X, raios ultravioleta, radiação vísivel, raios infravermelhos etc. Com exceção da radiação visível, as outras são invisíveis aos nossos olhos, embora existam intrumentos que possam detectá-las. As radiações emitidas pelo Sol chegam à Terra como ondas, semelhantes àquelas que se formam quando se joga uma pedra num lago. As ondas emitidas pelo Sol têm energias diferentes e, também, diferentes comprimentos. Os raios gama e os raios X têm comprimentos de onda mais curtos e são mais energéticos. Quanto menor o comprimento de onda, maior é a energia. Figura 2 – Radiação solar Fone: Novo Telecurso de Química O que acontece com a radiação emitida pelo Sol? Uma parte da radiação solar é absorvida por gases da atmosfera e outra parte é refletida também por esses gases. Finalmente, uma terceira parte atinge a superfície da Terra. A radiação que atinge a superfície da Terra é formada de radiação visível e ultravioleta. Uma parte dela é absorvida pelos continentes e oceanos. Outra parte é irradiada de volta para a atmosfera. A radiação absorvida pela Terra aquece a sua superfície. A Terra passa a irradiar calor sob a forma de radiação infravermelha. Efeito estuda e Aquecimento global A radiação infravermelha é energia. Quando esses raios interagem com a matéria, eles provocam o aumento da vibração dos átomos dentro da molécula, e então, a matéria se aquece. Observação A matéria é formada por várias substâncias. As substâncias, por sua vez, são formadas pela união de dois ou mais átomos que se ligam, formando as moléculas, que são conjuntos formados por átomos ligados por atração. Contudo, se chegarem muito perto, começa a surgir uma força de repulsão entre eles, que age no sentido contrário ao da atração. Os átomos ficam numa posição tal, que a força de atração se torna igual à força de repulsão. Figura 3 – Força de repulsão entre os átomos Fonte: Fundação Bradesco Os átomos de uma molécula não ficam parados no espaço. Ficam vibrando, isto é, a distância entre eles não é fixa: ela aumenta e diminui. É como se os átomos estivessem presos na ponta de uma mola imaginária. Figura 4 – Vibração dos átomos em uma molécula Fonte: Fundação Bradesco Esse movimento de vibração existe por causa da energia que é dada à molécula. Os átomos vibram por causa dessa energia. Quanto mais energia se fornece aos átomos, maior a sua vibração. Quanto maior o movimento de vibração dos átomos, mais quente fica a matéria. Basicamente, o efeito estufa consiste na ação dos raios infravermelho sobre as moléculas dos gases que provocam o efeito estufa. Quando o gás carbônico (CO2), o vapor de água (H2O) e o metano (CH4) sofrem incidência desses raios, suas moléculas passam a vibrar mais e se aquecem. No caso do vapor de água (H2O), quando os raios infravermelhos interagem com a molécula de água, as duas ligações entre o oxigênio e o hidrogênio passam a vibrar mais, ficando mais energéticas. Figura 5 – Estrutura da molécula de água Fonte: Fundação Bradesco O metano (CH4) também causa efeito estufa. Sua molécula é formada por um átomo de carbono (C) ligado a 4 átomos de hidrogênio (H). Os átomos de H são ligados ao C da seguinte forma (visão no plano, em duas dimensões): Figura 6 – Estrutura da molécula do metano Fonte: Fundação Bradesco As quatro ligações que unem os átomos de carbono e hidrogênio (C H) absorvem os raios infravermelhos e passam a vibrar mais, isto é, ficam mais energéticas, e o gás fica mais quente. O metano contribui muito menos para o efeito estufa. Porém, a emissão desse gás, principalmente, por ovinos e bovinos, preocupa os cientistas. Vale lembrar que o Brasil já tem aproximadamente 200 milhões de bois, o que supera inclusive, o número de brasileiros. Assim, a pecuária é uma das maiores fontes de emissão de gás metano para a atmosfera. O processo de formação do gás ocorre durante o processo digestivo dos animais ruminantes (bovinos, bubalinos, ovinos e caprinos), sendo o metano subproduto deste processo, liberado para a atmosfera através da flatulência e eructação dos animais. Em média, estima-se que 6% de todo o alimento consumido pelo gado, no mundo, seja convertido em gás metano. O metano é cerca de 25 vezes mais potente do que o dióxido de carbono para causar aquecimentos atmosféricos, contribuindo com 15% do total do aquecimento global. O ozônio (O3) também causa o efeito estufa. Esse gás absorve cerca de 2000 vezes mais calor que o gás carbônico. Contudo, como está presente em quantidade muito menor, contribui pouco para o efeito estufa. De todos esses gases que causam o efeito estufa, o gás carbônico é o principal causador e, por isso, sua emissão deve ser controlada. Contudo, os outros gases não devem ser esquecidos, inclusive o CFC (o clorofluorcarbono ou clofluorcarboneto). Curiosidade O CFC é um composto de que apresenta átomos de carbono e apresenta em sua estrutura átomos de cloro e flúor também. O CFC, além de causador do efeito estufa, pode causar um outro problema: o buraco na camada de ozônio. Ainda sobre o efeito estufa, esse é um fenômeno natural e muito importante para os seres vivos, pois mantém a temperatura média ideal do planeta, permitindo a existência de vida. Porém, nos últimos anos, observa-se alterações climáticas drásticas, e os cientistas têm atribuído isso às atividades humanas que aumentam a emissão de gases que provocam o efeito estufa. A principal evidência dessa mudança atual do clima é o aquecimento global, que foi detectado no aumento da temperatura média global do ar e dos oceanos, no derretimento generalizado da neve e do gelo, e na elevação do nível do mar, não podendo mais ser negada. Observe o gráfico que apresenta a tendência do aumento da temperatura do planeta desde 1880. Os valores iniciais são menos precisos devido à falta de meios sofisticados de medição. Os valores recentes são mais precisos, pois adotam tecnologias que utilizam satélites para medir a temperatura. Figura 7 – Tendência de aumento da temperatura no planeta Fonte: Química ambiental Além do aumento da temperatura global, veja outros fatos motivados pelo aquecimento global: Crescimento e surgimento de desertos: o aumento da temperatura provoca a morte de várias espécies animais e vegetais, desequilibrando vários ecossistemas. Somado ao desmatamento que vem ocorrendo, principalmente em florestas de países tropicais (Brasil, países africanos), a tendência é aumentar cada vez mais as regiões desérticas do planeta Terra. Aumento de furacões, tufões e ciclones: o aumento da temperatura faz com que ocorra maior evaporação das águas dos oceanos, potencializando estes tipos de catástrofes climáticas. Ondas de calor: regiões de temperaturas amenas tem sofrido com as ondas de calor. No verão europeu, por exemplo, tem se verificado uma intensa onda de calor, provocando até mesmo mortes de idosos e crianças. Figura 8 – Urso polar desnutrido Fonte: Kerstin Langenberger Buraco na camada de ozônio Como dito, o CFC além de causar o efeito estufa, colabora para outro problema ambiental, o buraco na camada de ozônio. O ozônio (O3) é um exemplo de substância que pode ser poluente ou benéfica. Perto da superfície da Terra, no ar que respiramos, o ozônio é poluente, causa dor de garganta, irritação nos brônquios, tosse e fadiga. A estratosfera, região mais alta conhecida como camada de ozônio, é rica nessa substância e muito importante para nós, pois absorve radiação ultravioleta (UV). O ozônio impede que toda a radiação ultravioleta proveniente do Sol, atinja a superfície da Terra. Essa radiação é mais energética que a infravermelha e, quando uma pessoa se expõe muito a ela, podem ocorrer queimaduras, envelhecimento prematuro da pele, câncer e catarata. Contudo, a radiação ultravioleta também apresenta vantagem: por exemplo, ela promove a formação de vitamina D em nossa pele. A formação da camada de ozônio, há 400 milhões de anos, foi crucial para o desenvolvimento da vida na Terra. Situada na estratosfera, entre 20 e 35 quilômetros de altitude, essa camada tem cerca de 15 quilômetros de espessura e funciona como uma espécie de escudo do planeta, impedindo a passagem de parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol. Figura 9 – Camada de ozônio e incidência de raios UV Fonte: Só Biologia Como dito, a camada de ozônio tem como principal ameaça o clorofluorcarbono (CFC), que destrói essa camada, provocando o buraco na camada de ozônio. Os gases CFC (clorofluorcarbonetos) – eram utilizados como refrigerantes e gás propulsor de aerossóis – foram proscritos pelo Protocolo de Montreal de 1987, mas ainda podem permanecer na atmosfera durante muitos anos. 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. Nas demais áreas do planeta, a diminuição da camada de ozônio também é sensível; de 3 a 7% do ozônio que a compunha já foi destruído pelo homem. Mesmo menores que na Antártida, esses números representam um enorme alerta ao que poderá acontecer, se continuarmos a fechar os olhos para esse problema. Curiosidade O ozônio (O3) é usado para várias finalidades: esterilizar a água, tornando-a potável; em processos de lavagem e desinfecção de frutas, verduras e carnes; no tratamento de lixívia e chorume; é usado em lavanderias industriais; em processos de branqueamento de papel; em limpeza de piscinas; apresenta uso odontológico e medicinal. Inversão térmica Um fenômeno interessante na atmosfera é o da inversão térmica. Esse fenômeno é natural existe com ou sem a participação do homem. Observação Para entender como funciona a inversão térmica, é preciso considerar uma premissa básica sobre a transferência de calor por convecção: o ar quente é mais leve que o ar frio, portanto, o ar quente tende a subir e o ar frio tende sempre a descer. Para entender um pouco mais sobre a propagação do calor por convecção assista ao vídeo “Propagação de calor por convecção”. O material está disponível na Biblioteca Digital do Portal EJ@, na área de Ciências da Natureza, nas indicações de vídeos. A radiação solar aquece a superfície do solo e este, por sua vez, aquece o ar que o cerca. Como o ar quente é menos denso que o ar frio, ele sobe e o ar frio, mais denso, desce. Esse ar frio que toca a superfície do solo, recebe o calor dele, esquenta-se, fica menos denso e sobe, dando lugar a um novo movimento descendente de ar frio. E o ciclo se repete. O normal, portanto, é que se tenha ar quente numa camada próxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar ainda mais frio em camadas mais altas, porém em constantes trocas por correntes de convecção. Essa situação normal do ar colabora com a dispersão da poluição local. Figura 10 – Cidade do México sem inversão térmica Fonte: Escola Kids Condições desfavoráveis podem provocar uma alteração na disposição das camadas na atmosfera. Geralmente, no inverno, pode ocorrer um rápido resfriamento do solo ou um rápido aquecimento das camadas atmosféricas superiores. Quando isso ocorre, o ar quente fica por cima da camada de ar frio e passa a funcionar como um bloqueio, não permitindo os movimentos verticais de convecção: o ar frio próximo ao solo não sobe por ser mais denso, e o ar quente que está por cima não desce por ser menos denso. Nas grandes cidades, esse fenômeno dificulta a dispersão dos poluentes emitidos pelas fábricas e pelos carros, fazendo com que esses permaneçam “parados”. A cidade fica envolta numa “neblina” e, consequentemente, a concentração de substâncias tóxicas aumenta muito, tornando o ar mais impuro e causando inúmeros problemas respiratórios. Figura 11 – Cidade do México com inversão térmica Fonte: Escola Kids Esse fenômeno é comum no inverno de grandes metrópoles do mundo inteiro, sendo agravado, nos últimos tempos, pela elevada concentração de poluentes tóxicos despejados na atmosfera diariamente. Os problemas respiratórios se agravam nesse período e portadores de doenças como asma, bronquite e enfisema pulmonar tendem a sofrer mais com esse problema. Além disso, a ausência da circulação do ar somada à grande concentração de pessoas nas cidades também contribui para a difusão de vírus e doenças contagiosas. Em virtude dessas questões, é muito importante que o ser humano condicione a sua vivência no sentido de emitir uma menor quantidade de poluição na atmosfera, pois, nas grandes cidades, esse problema pode ser facilmente sentido e as consequências podem ser graves. Chuva ácida A chuva ácida, provocada pelo ácido sulfúrico (H2SO4) e nítrico (HNO3), principalmente, é outra consequência da poluição atmosférica. E como esses ácidos se formam na atmosfera? A gasolina e o óleo diesel queimados por automóveis, ônibus e caminhões, além do óleo combustível queimado nas fábricas, contêm enxofre. Quando o enxofre se queima, forma-se dióxido de enxofre (SO2). Esse dióxido de enxofre (SO2) sai dos escapamentos e das chaminés e vai para a atmosfera. Lá, ele é transformado em trióxido de enxofre (SO3) e reage com o vapor d’água do ar, formando ácido sulfúrico (H2SO4). Temos, então, o primeiro componente da chuva ácida. Durante a queima da gasolina no motor do carro, não entra oxigênio puro; entra ar, que é uma mistura de oxigênio e nitrogênio. O nitrogênio é muito estável, o que significa que ele reage com dificuldade. Normalmente, ele não reage. Porém, no motor de um carro, ou melhor, dentro do cilindro do motor, a temperatura e a pressão são muito altas. Com isso, o nitrogênio reage com oxigênio, formando monóxido de nitrogênio (NO). É esse gás que sai do escapamento do carro e vai para a atmosfera. Algumas indústrias também lançam monóxido de nitrogênio no ar. Em temperaturas mais baixas, o monóxido de nitrogênio se transforma em dióxido de nitrogênio (NO2) e reage com o vapor d’água do ar, formando ácido nítrico (HNO3). Temos então, o segundo componente da chuva ácida. A chuva ácida tem o mesmo aspecto e gosto da água normal. Os danos causados às pessoas não são diretos. Quando chove, a água da chuva ácida atinge o solo, podendo prejudicar o crescimento das árvores em uma floresta, a acidificação do solo pode prejudicar a agricultura. A chuva ácida também ataca prédios e monumentos, principalmente os de mármore. Figura 12 – Principais efeitos da chuva ácida Fonte: Mundo educação Ouça o podcast “Chuva ácida... Será que a água da chuva vai corroer tudo?”. Neste programa de áudio, apresenta-se como se forma a chuva ácida e quais são as consequências para as pessoas. Vale a pensa ouvir e está disponível no Portal EJ@, na Biblioteca Digital, na área de Ciências da Natureza/Ciências da Natureza II, em Podcast! Os problemas ambientais abordados vêm se agravando nos últimos anos e são consequências diretas do aumento da emissão de poluentes no ar atmosférico. Isso mostra que as atividades humanas e industriais precisam ser repensadas, no sentido de colaborar para o controle e diminuição de emissão de gases poluentes. Repense em suas ações, como uma primeira forma de colaborar para a manutenção do planeta e garantir que as próximas gerações tenham recursos para sua existência. ATIVIDADES 1. Analise as afirmações e classifique-as em verdadeiro (V) ou falso (F). a) ( ) A luz visível é uma mistura de vários tipos de radiações, como por exemplo, o raio X, o raio gama, os raios ultravioletas e a radiação infravermelha. b) ( ) O efeito estufa é um fenômeno natural importante, pois mantém a temperatura ideal para a existência de vida no planeta. c) ( ) Por conta da emissão de dióxido de carbono pelos animais ruminantes, a atividade pecuária é uma das que mais contribui para o efeito estufa. d) ( ) O aquecimento global é a principal evidência de mudança climática nos últimos tempos. e) ( ) O ozônio é importante na região da estratosfera, pois protege a Terra dos raios infravermelhos. f) ( ) A inversão térmica é um fenômeno natural que ocorre, principalmente, no inverno, dificultando a dispersão dos poluentes. g) ( ) A chuva ácida se forma quando a água da chuva dissolve alguns óxidos emitidos na queima de combustíveis fósseis, como gasolina e óleo diesel. 2. Relacione as causas e/ou consequências aos fenômenos ambientais. (A) Aquecimento global (B) Buraco na camada de ozônio (C) Inversão térmica (D) Chuva ácida ) Aumento da incidência de raios ultravioleta que são nocivos, aumentando os índices de câncer de pele na população. ( ) Provoca corrosão e destrói os monumentos de mármore e, também, de aço. ( ) Aumento da temperatura média do planeta, ocasionando o derretimento das geleiras e elevação do nível do mar. ) A camada de ar fria aprisiona os poluentes nas regiões mais próximas ao solo, agravando os problemas respiratórios na população. ( ( Cruzadinha A partir da leitura do texto, responda a cruzadinha. Se apresentar alguma dificuldade, faça uma pesquisa. Horizontal 5. Movimento que ocorre entre os átomos provocando o aquecimento das moléculas. 7. Protege a Terra dos raios ultravioleta. 8. Um dos ácidos que contribui para a formação da chuva ácida. 10. Presente no ar atmosférico, tornando a água da chuva naturalmente ácida. 11. Região mais afetada pela destruição da camada de ozônio. Vertical 1. Combustível que libera dióxido de carbono quando sofre combustão. 2. Além do vapor de água, dióxido de carbono e ozônio, também contribuem para o efeito estufa. 3. Na atmosfera, é um gás poluente que pode causar asfixia. 4. Radiação que provoca câncer de pele. 6. Mistura de vários tipos de radiação. 9. Destrói a camada de ozônio. LEITURA COMPLEMENTAR Problemas ambientais se agravam - Relação com o consumo O aquecimento global e os fenômenos negativos que podem surgir a partir dele estão bastante relacionados com os hábitos de consumo. Boa parte das emissões de gás carbônico vem da queima de carvão e combustíveis derivados de petróleo para geração de energia para indústrias, transportes motorizados e abastecimento de energia elétrica de casas, atendendo, portanto, ao consumidor. Em países em desenvolvimento como os latino-americanos e alguns asiáticos, o desmatamento também responde por parcela considerável de liberação de gás carbônico para a atmosfera. Daí, o poder do consumidor em contribuir para a reversão desse processo, agindo, de forma consciente, na compra, uso e descarte de produtos, premiando ou punindo (por meio de escolhas do que comprar ou não) empresas que tenham a sustentabilidade como princípio e mobilizando outras pessoas para que atuem da mesma forma. Teste do consumo consciente: Você sabe como seu poder de consumidor pode influenciar a sua vida e de todo o planeta? O Teste do Consumo Consciente do Instituto Akatu responde a essa pergunta. Ele é uma ferramenta que avalia o grau de consciência de pessoas ou comunidades quando consomem e oferece caminhos para que todos possam se tornar consumidores mais conscientes, numa jornada em busca do bem-estar para você, a sociedade e toda a vida no planeta. Responda ao questionário, disponível no link e descubra que tipo de consumidor você é! Após a leitura e estudo desse tema, repense seus hábitos e compartilhe com seus familiares e amigos ações que possam colaborar para a diminuição da emissão de poluentes no planeta. http://tcc.akatu.org.br/ INDICAÇÕES Guia – Doze princípios do consumidor consciente. O acesso digital é pelo link: http://www.akatu.org.br/Content/Akatu/Arquivos/file/NOV-AKATU-VALEq_4_Fold.pdf Podcast – Ouça o podcast Efeito estufa, Calorzinho bom. Neste programa, você vai saber quais são os gases causadores do efeito estufa e outras informações a respeito deste fenômeno. Não deixe de realizar a atividade que acompanha esse programa de áudio. Além desse áudio, recomenda-se a audição do programa “Chuva ácida... Será que a água da chuva vai corroer tudo?”. Neste programa de áudio, apresenta-se como se forma a chuva ácida e quais são as consequências para as pessoas. Vale a pensa ouvir e está disponível no Portal EJ@, na Biblioteca Digital, na área de Ciências da Natureza/Ciências da Natureza II, em Podcast! Webaula – Aquecimento global. Neste programa, são apresentados as causas e consequências desse fenômeno. Tanto o podcast quanto a web aula estão disponíveis na Biblioteca digital do Portal EJ@, na área de Ciências da Natureza/Ciências da Natureza II. Sobre a convecção, sugerimos que assistam ao vídeo “Propagação de calor por convecção”. O material está disponível na Biblioteca Digital do Portal EJ@, na área de Ciências da Natureza, nas indicações de vídeos. REFERÊNCIAS BRASIL ESCOLA. FRANCISCO, Wagner De Cerqueria E. Inversão Térmica. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/geografia/inversao-termica.htm>. Acesso em: 4 fev. 2016. 10h. ESCOLA KIDS. Inversão Térmica. Disponível em: <http://escolakids.uol.com.br/inversao-termica.htm>. Acesso em: 4 fev. 2016. 9h50min. ESCOLA KIDS. Cidade do México com inversão térmica. Disponível em: <http://escolakids.uol.com.br/inversao-termica.htm>. Acesso em: 4 fev. 2016. 9h50min. ESCOLA KIDS. Cidade do México sem inversão térmica. Disponível em: <http://escolakids.uol.com.br/inversao-termica.htm>. Acesso em: 4 fev. 2016. 9h50min. INSTITUTO AKATU. Derretimento das geleiras devido ao aquecimento da Terra. Disponível em: <http://www.akatu.org.br/Temas/Mudancas-Climaticas/Posts/Terrasofre-aquecimento-recorde-nas-ultimas-decadas->. Acesso em: 2 fev. 2016. 9h10min. INSTITUTO AKATU. Terra sofre aquecimento recorde nas últimas décadas. Disponível em: < http://www.akatu.org.br/Temas/Mudancas-Climaticas/Posts/Terrasofre-aquecimento-recorde-nas-ultimas-decadas->. Acesso em: 2 fev. 2016. 9h15min. MUNDO EDUCAÇÃO. Principais efeitos da chuva ácida. Óxidos e chuva ácida. Jennifer Rocha Vargas Fogaça. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/oxidos-chuva-acida.htm>. Acesso em: 11 fev. 2016. 15h35min. R7. KERSTIN LANGENBERGER. Urso polar desnutrido. Disponível em: <http://noticias.r7.com/internacional/fotos/imagem-de-urso-desnutrido-choca-e-alertapara-perigo-do-aquecimento-global-01092015#!/foto/3>. Acesso em: 11 fev. 2016. 10h40min. MANAHAN E. Stanley. Química ambiental. 9ª edição, Porto Alegre: Bookman, 2013. SÓ BIOLOGIA. O buraco na camada de ozônio. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/jornal/noticia3.2.php>. Acesso em: 11 fev. 2016. 10h55min. SUA PESQUISA. Aquecimento global. Disponível em: <http://www.suapesquisa.com/geografia/aquecimento_global.htm>. Acesso em: 5 fev. 2016. 14h15min. GABARITO 1. a) F. A luz solar é uma mistura de vários tipos de radiações, e a luz visível é uma dessas radiações. b) V. c) F. A preocupação com os ruminantes é por conta da liberação de gás metano e não do dióxido de carbono. d) V. e) F. A camada de ozônio na região da estratosfera protege o planeta dos raios ultravioleta. f) V. g) V. 2. A associação correta é: Aumento da incidência de raios ultravioleta (B) que são nocivos, aumentando os índices de câncer de pele na população. (D) Provoca corrosão e destrói os monumentos de mármore e, também, de aço. Aumento da temperatura média do planeta, (A) ocasionando o derretimento das geleiras e elevação do nível do mar. A camada de ar fria aprisiona os poluentes (C) nas regiões mais próximas ao solo, agravando os problemas respiratórios na população. Resposta da cruzadinha