Em formação

10.2: Destruição do ozônio - Biologia


O processo de destruição da camada de ozônio começa quando CFCs (clorofluorcarbonos) e outras substâncias destruidoras da camada de ozônio (SDO) são emitidos para a atmosfera. As moléculas de CFC são extremamente estáveis ​​e não se dissolvem na chuva. Após um período de vários anos, as moléculas de ODS atingem a estratosfera, cerca de 10 quilômetros acima da superfície da Terra. Os CFCs eram usados ​​pela indústria como refrigerantes, solventes desengordurantes e propelentes.

Ozônio (O3) é constantemente produzido e destruído em um ciclo natural, conforme mostrado na Figura ( PageIndex {1} ). No entanto, a quantidade total de ozônio é essencialmente estável. Este equilíbrio pode ser pensado como a profundidade de um riacho em um determinado local. Embora as moléculas de água individuais estejam passando pelo observador, a profundidade total permanece constante. Da mesma forma, embora a produção e a destruição do ozônio estejam equilibradas, os níveis de ozônio permanecem estáveis. Essa era a situação até as últimas décadas. Grandes aumentos na ODS estratosférica, entretanto, perturbaram esse equilíbrio. Na verdade, eles estão removendo o ozônio mais rápido do que as reações naturais de criação de ozônio podem acompanhar. Portanto, os níveis de ozônio caem.

Políticas para reduzir a destruição do ozônio

Uma história de sucesso na redução de poluentes que prejudicam a atmosfera diz respeito a produtos químicos destruidores de ozônio. Em 1973, os cientistas calcularam que os CFCs poderiam atingir a estratosfera e se fragmentar. Isso liberaria átomos de cloro, que então destruiriam o ozônio. Com base apenas em seus cálculos, os Estados Unidos e a maioria dos países escandinavos proibiram os CFCs em latas de spray em 1978. Era necessária mais confirmação de que os CFCs quebram o ozônio antes que se fizesse mais para reduzir a produção de produtos químicos destruidores da camada de ozônio. Em 1985, membros do British Antarctic Survey relataram que uma redução de 50% na camada de ozônio foi encontrada sobre a Antártica nas três nascentes anteriores.

Dois anos após o relatório da Pesquisa Antártica Britânica, o “Protocolo de Montreal sobre Substâncias que Destroem a Camada de Ozônio” foi ratificado por nações em todo o mundo. o Montreal Protocolocontrola a produção e o consumo de 96 produtos químicos que danificam a camada de ozônio (Figura ( PageIndex {3} )). Os CFCs foram em sua maioria eliminados desde 1995, embora tenham sido usados ​​em países em desenvolvimento até 2010. Algumas das substâncias menos perigosas não serão eliminadas até 2030. O Protocolo também exige que as nações mais ricas doem dinheiro para desenvolver tecnologias que substituirão esses produtos químicos .

Como os CFCs levam muitos anos para chegar à estratosfera e podem sobreviver lá muito tempo antes de se rompem, o buraco na camada de ozônio provavelmente continuará a crescer por algum tempo antes de começar a encolher. A camada de ozônio atingirá os mesmos níveis que tinha antes de 1980, por volta de 2068 e os níveis de 1950 em um ou dois séculos.

Efeitos na saúde e no meio ambiente da destruição da camada de ozônio

Existem três tipos de luz UV: UVA, UVB e UVC. As reduções nos níveis de ozônio estratosférico levarão a níveis mais elevados de UVB atingindo a superfície da Terra. A saída de UVB do sol não muda; em vez disso, menos ozônio significa menos proteção e, portanto, mais UVB atinge a Terra. Estudos têm mostrado que na Antártica, a quantidade de UVB medida na superfície pode dobrar durante o buraco de ozônio anual.

Estudos laboratoriais e epidemiológicos demonstram que o UVB causa cânceres de pele não melanoma e desempenha um papel importante no desenvolvimento do melanoma maligno. Além disso, o UVB tem sido associado à catarata, uma turvação do cristalino. Toda a luz solar contém algum UVB, mesmo com níveis normais de ozônio estratosférico. Portanto, é sempre importante proteger a pele e os olhos do sol. A destruição da camada de ozônio aumenta a quantidade de UVB e o risco de efeitos para a saúde.

UVB geralmente é prejudicial às células e, portanto, a todos os organismos. O UVB não consegue penetrar muito no organismo e, portanto, tende a afetar apenas as células da pele. Micróbios como bactérias, no entanto, são compostos por apenas uma célula e, portanto, podem ser prejudicados por UVB,


Reação heterogênea de ozônio gasoso com iodeto aquoso na presença de espécies orgânicas aquosas

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Introdução

Na década de 1970, foi descoberto que a cada primavera, um "buraco" se formava na camada de ozônio estratosférico, em particular sobre a Antártica, e que alguns produtos químicos produzidos por humanos eram responsáveis ​​pela destruição do ozônio. As temperaturas de inverno muito baixas na estratosfera Antártica causam nuvens estratosféricas polares que impedem temporariamente o “ozônio fresco” produzido na região tropical para substituir o ozônio destruído. A redução da camada de ozônio altera a radiação ultravioleta que atinge a superfície terrestre e isso tem diversos impactos no meio ambiente, na saúde.

Em 1987, os governos do mundo decidiram, com o Protocolo de Montreal, banir progressivamente o uso de produtos químicos destruidores da camada de ozônio (ou ODCs), uma proibição possibilitada pela disponibilidade progressiva de substitutos “amigáveis ​​ao ozônio”. Desde então, o buraco sazonal do ozônio começou lentamente a ser reduzido.


Mudanças na radiação ultravioleta biologicamente ativa que atinge a superfície da Terra

O Protocolo de Montreal está funcionando. As concentrações das principais substâncias destruidoras da camada de ozônio na atmosfera estão diminuindo agora, e o declínio na quantidade total de colunas visto nas décadas de 1980 e 1990 em latitudes médias não continuou. Nas regiões polares, há uma variabilidade natural muito maior. A cada primavera, grandes buracos de ozônio continuam a ocorrer na Antártica e regiões menos severas de ozônio empobrecido continuam a ocorrer no Ártico. Há evidências de que algumas dessas mudanças são causadas por mudanças na circulação atmosférica, em vez de serem atribuídas exclusivamente a reduções nas substâncias que destroem a camada de ozônio, o que pode indicar uma ligação com as mudanças climáticas. O ozônio global ainda é menor do que na década de 1970 e um retorno a esse estado não é esperado por várias décadas. Como as mudanças no ozônio afetam diretamente a radiação ultravioleta, espera-se que a radiação ultravioleta elevada devido à redução do ozônio continue durante esse período. Mudanças de longo prazo no UV-B devido à redução do ozônio são difíceis de verificar por meio de medição direta, mas há fortes evidências de que a irradiância UV-B aumentou durante o período de redução do ozônio. Em locais não poluídos no hemisfério sul, há algumas evidências de que a irradiância UV-B diminuiu desde o final dos anos 1990. A disponibilidade e a extensão temporal dos dados de UV melhoraram, e agora podemos avaliar as mudanças nos últimos tempos em comparação com as estimadas desde o final da década de 1920, quando as medições de ozônio foram disponibilizadas pela primeira vez. Os aumentos na irradiância UV-B na última parte do século 20 foram maiores do que a variabilidade natural. Há evidências crescentes de que os aerossóis têm um efeito maior na radiação UV-B de superfície do que se pensava anteriormente. Em alguns locais no hemisfério norte, a irradiância UV-B pode continuar a aumentar devido às contínuas reduções nas extinções de aerossol desde os anos 1990. As interações entre a destruição da camada de ozônio e as mudanças climáticas são complexas e podem ser mediadas por mudanças na química, na radiação e nos padrões de circulação atmosférica. As mudanças podem ser em ambas as direções: as mudanças do ozônio podem afetar o clima e as mudanças climáticas podem afetar o ozônio. A evidência observacional sugere que o ozônio estratosférico (e, portanto, UV-B) respondeu com relativa rapidez às mudanças nas substâncias que destroem a camada de ozônio, o que implica que as interações climáticas não atrasaram esse processo. Os cálculos do modelo prevêem que em latitudes médias um retorno do ozônio aos níveis anteriores a 1980 é esperado em meados do século XXI. No entanto, pode demorar uma ou duas décadas a mais nas regiões polares. As mudanças climáticas também podem afetar a radiação ultravioleta por meio de mudanças na nebulosidade e no albedo, sem envolver o ozônio e uma vez que as mudanças de temperatura ao longo do século 21 são provavelmente cerca de 5 vezes maiores do que no século passado. É provável que isso tenha efeitos significativos na futura refletividade de nuvens, aerossóis e superfícies. Consequentemente, a menos que fortes medidas de mitigação sejam tomadas com relação às mudanças climáticas, efeitos profundos na biosfera e na radiação UV solar recebida na superfície da Terra podem ser antecipados. O futuro permanece incerto. Espera-se que o ozônio aumente lentamente nas próximas décadas, mas não se sabe se o ozônio retornará a níveis mais altos ou mais baixos do que os presentes antes do início da destruição do ozônio na década de 1970. A incerteza é ainda maior sobre a radiação ultravioleta futura, uma vez que será influenciada adicionalmente por mudanças em aerossóis e nuvens.


Sustentabilidade

O curso introdutório aos estudos ambientais menores: GEO203 Geografia Pessoas-Ambientes com Salvatore Engel-Dimauro - Ecossistema e processos sociais envolvidos nas relações pessoa-ambiente em diferentes lugares e tempos, enfatizando a justiça social. Abordagens das ciências naturais e sociais para compreender as causas e consequências da degradação ambiental induzida pelo homem, a fim de formular soluções. CRN 1203

BIO120 Global Change Biology com Eric Keeling - Uma investigação das mudanças ambientais globais de uma perspectiva biológica e ecológica com foco principal na ecologia humana, o ciclo global do carbono, mudanças climáticas e sustentabilidade ambiental. CRN 394

BIO112 Biology Today - Projetado para apresentar aos alunos aspectos selecionados da ciência da biologia. Ao aumentar sua compreensão dos conceitos biológicos, os alunos desenvolvem uma apreciação mais profunda dos fenômenos biológicos naturais com os quais estão em contato diariamente. Além disso, os alunos adquirem a formação necessária para compreender as questões biológicas contemporâneas, como a qualidade ambiental (população, poluição, mudança climática global). CRN 387

BIO493-03 Conservation Biology with Eric Keeling - Um estudo da ciência da biodiversidade e da biologia da conservação, e leis, políticas e práticas de manejo relacionadas que se aplicam às espécies protegidas, habitats, ecossistemas e paisagens. As sessões de laboratório enfatizarão as habilidades de análise quantitativa e viagens de campo às áreas de conservação locais. CRN 359

BUS324 Introdução ao gerenciamento da sustentabilidade com Michael Sheridan - enfoca os impactos ambientais, sociais e econômicos das atividades das empresas. Leituras, análises de casos e atividades em sala de aula são usadas para mostrar como as empresas desenvolvem e implementam estratégias para promover a sustentabilidade e, simultaneamente, melhorar a posição competitiva da empresa. CRN 487

BUS424-01 Empreendedorismo Social com Eduardo Millet - Cobre as principais oportunidades e desafios que os empreendedores sociais e seus empreendimentos enfrentam, incluindo como imaginar e avaliar a mudança social desejada. CRN 525

CHE100-01 Química Ambiental com Gissel Mentore - Princípios da química por trás dos efeitos de problemas ambientais como chuva ácida, destruição da camada de ozônio, poluição atmosférica e aquática, aquecimento global. Avaliação de dados experimentais levando cientistas a conclusões atuais sobre essas questões ambientais. CRN 546

EGG250-01 Energia e Meio Ambiente com Ghader Eftekhari - Fundamentos da energia, fontes fósseis (carvão, petróleo e gás), nucleares e renováveis ​​(como solar, eólica, hídrica, geotérmica, biomassa, marés e térmica oceânica). São estudados motores térmicos, uso de energia no transporte, conservação de energia e efeito do consumo de energia no meio ambiente (local e globalmente). CRN 1020

ECO393-01 Economia de crise com Mona Ali - O presente marca uma confluência de crises: a pandemia, as mudanças climáticas e a desigualdade econômica. De uma perspectiva enraizada na interdependência transfronteiriça, examinamos como essas crises estão remodelando a ordem econômica global com foco nos EUA e na China. CRN 844

GEO333-01 Geografia Avançada de Pessoas-Ambientes com Salvatore Engel Dimauro - Estudo de nível avançado de ecossistemas e processos sociais envolvidos nas relações pessoas-meio ambiente, enfatizando a justiça social. Teorias e métodos para compreender as causas e consequências da degradação ambiental induzida pelo homem, de modo a formular soluções. Viagem (ens) de campo podem ser necessárias. Conclusão do curso introdutório e / ou outro curso em ecologia, ciências da terra ou ciências ambientais altamente recomendado. CRN 1200

HON393-01 Ethical Fashion: Understanding Consumerism, Globalization, Justice & amp Sustainability through Textiles with Andrea Varga - Utilizando as Metas Globais para o Desenvolvimento Sustentável como uma estrutura, os alunos irão explorar a história dos têxteis, vestidos e adornos relacionando práticas desde a pré-história até os dias atuais até nossos relação com os têxteis, comportamento do consumidor e sustentabilidade. Este curso permitirá que os alunos entendam as escolhas pessoais e o comportamento (desde a compreensão das fibras até a economia pessoal e a comunicação social, regulamentos e padrões da indústria) e os conectem à indústria da moda globalizada. Os alunos explorarão as implicações das escolhas do consumidor no meio ambiente, nas pessoas e em outras criaturas vivas, utilizando ferramentas de pesquisa e dados disponíveis por meio de organizações como Fashion Revolution e Good on You. Os alunos terão a oportunidade de capacitar-se como consumidores para ter uma voz e ser um agente de mudança, fazendo escolhas informadas e comunicando as normas de sustentabilidade às empresas com as quais eles se relacionam. CRN 1280

POL311 Política Ambiental Americana com Daniel Lipson - Estudo dos problemas ambientais atuais e esforços para desenvolver políticas para abordá-los por meio do processo de formulação de políticas americanas e exame dos papéis que os atores políticos desempenham nesse processo. CRN 1581

POL370 Semestre das Nações Unidas com Ilgu Ozler - Um exame intensivo das Nações Unidas [incluindo os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável] que envolve palestras regulares no campus e briefings semanais na sede das Nações Unidas em Nova York. Um total de dez viagens às Nações Unidas estão programadas durante o semestre. O dia da aula (terças) será presencial. Viagens para a ONU não poderão ocorrer, então briefings virtuais serão organizados em um bloco de quatro horas às sextas-feiras (a ONU solicitou entre 10-2 como melhor horário para organizar briefings virtuais) CRN 1586

SOC493-02 Cultura Relacional na Era do Individualismo com Lori Wynters e Joel Oppenheimer - Este curso examina as construções históricas, políticas, culturais, sociais e ecológicas de um "individualismo autossuficiente" que conta a história da separação nos Estados Unidos. CRN 1955

SOC450 Sociologia da Alimentação e Agricultura com Brian Obach - Exame das dimensões sociais, econômicas e políticas do sistema alimentar e agrícola nos Estados Unidos e globalmente. Como esse sistema mudou ao longo do tempo, o papel da tecnologia, as implicações ecológicas e a possibilidade de alternativas. CRN 1991

SUNY New Paltz
1 Hawk Drive
New Paltz, NY 12561
845-257-SUNY (7869)
877-MY-NP-411 (ligação gratuita)


Legislação relacionada

O Regulamento do Ozônio é complementado por regras e procedimentos mais específicos da UE em relação a certos usos de substâncias destruidoras da camada de ozônio:

  • Regulamento da Comissão (UE) 537/2011 sobre o mecanismo de atribuição de quantidades de substâncias regulamentadas permitidas para utilizações laboratoriais e analíticas
  • Regulamento (UE) n.º 291/2011 da Comissão sobre as utilizações essenciais de substâncias regulamentadas diferentes dos hidroclorofluorocarbonos para fins laboratoriais e analíticos
  • Decisão da Comissão 2010/372 / UE sobre a utilização de substâncias regulamentadas como agentes de processamento (atualizada em 2013)

Destruição da camada de ozônio

Concentração de ozônio estratosférico

Qual foi o impacto das emissões de SDO causadas pelo homem nas concentrações de ozônio estratosférico?

No gráfico, vemos as concentrações médias de ozônio estratosférico no hemisfério sul (onde a destruição do ozônio foi mais severa) de 1979 a 2017. As concentrações de ozônio são coletadas por meio de instrumentos de satélite como parte do programa meteorológico Ozone Watch da NASA & # x2019s.

As concentrações de ozônio são medidas em Unidades Dobson (DU): este é o & # xA0 número de moléculas de ozônio que seriam necessárias para criar uma camada de ozônio puro de 0,01 milímetros de espessura a uma temperatura de 0 graus Celsius e uma pressão de 1 atmosfera. Um & # x2018Ozone Hole & # x2019 seria aproximado a uma área onde a concentração de ozônio cai para uma média de cerca de 100 unidades Dobson.

Vemos que desde 1979 até o início da década de 1990, as concentrações de ozônio estratosférico no hemisfério sul caíram para o nível preocupante de & # x2018ozona & # x2019 de 100 DU. Por várias décadas, desde a década de 1990, as concentrações continuaram a aproximar-se (ou abaixo) de 100 DU. Nos últimos anos, desde 2010, no entanto, as concentrações de ozônio começaram a se recuperar lentamente.

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Área de buraco de ozônio

A queda das concentrações de ozônio estratosférico se refletiu em um buraco na camada de ozônio? No gráfico, vemos a área máxima e média do buraco de ozônio na Antártica, medida em quilômetros quadrados (km 2). Assim como as concentrações de gás, a área do buraco de ozônio é monitorada diariamente pela NASA por meio de instrumentos de satélite.

Desde 1979, vemos um aumento distinto na área do buraco de ozônio da Antártica, atingindo um máximo de 30 milhões de km 2 e # xA0 no início dos anos 2000. No entanto, desde o final da década de 1990, a área do buraco de ozônio se estabilizou aproximadamente entre 20 a 25 milhões & # xA0km 2. Em 2018, o Programa Aura da NASA publicou seus primeiros resultados para mostrar sinais iniciais claros de recuperação do buraco de ozônio. 4

A recuperação total, entretanto, deve levar até (pelo menos) a segunda metade deste século (conforme descrito na entrada abaixo).

Imagens de satélite e dados do buraco de ozônio da Antártica de 1979 a 2017 podem ser vistas no Goddard Media Center da NASA & # x2019s, que fornece uma compreensão muito visual do crescimento do buraco de ozônio da Antártica durante este período.

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Resumo

Reações do ozônio com Br -, SO3 2 -, HSO3 -, I - e NÃO2 -, estudados por técnicas de fluxo interrompido e fluxo acelerado pulsado, são de primeira ordem na concentração de O3(aq) e de primeira ordem na concentração de cada ânion. As constantes de taxa aumentam por um fator de 5 × 10 6 conforme as nucleofilicidades dos ânions aumentam de Br - para SO3 2 -. Os adutos de ozônio com os nucleófilos são propostos como intermediários em estado estacionário antes da transferência do átomo de oxigênio com liberação de O2. Cálculos ab initio mostram estruturas possíveis para os intermediários. A reação entre Br - e O3 é acelerado por H +, mas exibe um efeito de saturação cinética com o aumento da acidez. A cinética indica a formação de BrOOO - como um intermediário em estado estacionário com uma etapa assistida por ácido para dar BrOH e O2. Dependências de temperatura das reações de Br - e HSO3 - com O3 em soluções ácidas são determinados de 1 a 25 ° C. Essa cinética é importante em estudos de depleção anual do ozônio na troposfera ártica no nascer do sol polar.

Em artigos com mais de um autor, o asterisco indica o nome do autor a quem as perguntas sobre o artigo devem ser dirigidas.


Como sabemos que as fontes naturais não são responsáveis ​​pela destruição da camada de ozônio?

Embora seja verdade que vulcões e oceanos liberam grandes quantidades de cloro, o cloro dessas fontes é facilmente dissolvido na água e sai da atmosfera na chuva. Em contraste, os CFCs não se decompõem na baixa atmosfera nem se dissolvem na água. Embora sejam mais pesados ​​que o ar, eles acabam sendo carregados para a estratosfera. Os cientistas usam balões, aeronaves e satélites para medir a composição da estratosfera. Essas medições mostram um aumento notável no cloro estratosférico desde 1985. O momento desse aumento corresponde ao aumento nas emissões de CFCs e outras SDO causadas por atividades humanas.


Atividade de Pesquisa

2018-23 Respostas de longo prazo do ecossistema a mudanças direcionais na quantidade de precipitação e variabilidade em uma pastagem árida Fundação Nacional de Ciências

2017-21 Prevendo a vulnerabilidade do ecossistema de terras secas à mudança: uma avaliação de sistema cruzado da vegetação e respostas do processo à perturbação e variabilidade climática em terras do DoD SERDP-DOD

2016-19 Invasão de gramíneas exóticas e plantas lenhosas nas pastagens do sudoeste: mecanismos de invasão e oportunidades de contenção USDA-NIFA-AFRI

2015-18 Controles de disponibilidade de água na partição de produtividade acima do solo: herbivoria versus resposta da planta Fundação Nacional de Ciências, (PI)

2014-19 Seca-Rede: Uma rede global para avaliar a sensibilidade do ecossistema terrestre à seca


Assista o vídeo: Inversão térmica, Efeito estufa e Camada de ozônio - Aula 15 - Módulo VIII: Ecologia. Prof. Gui (Janeiro 2022).