O documento discute vários tópicos relacionados à física e ao meio ambiente, incluindo: 1) O efeito estufa e o aquecimento global causado por ações humanas; 2) A camada de ozônio e como os CFCs contribuem para sua destruição; 3) Diferentes formas de poluição ambiental e suas consequências.

1. A Física em nosso mundo Paulo Toledo Soares Nicolau Gilberto Ferraro

2. Pergunta desafiadora Como a Física pode contribuir para nos ajudar a compreender, refletir e atuar como cidadãos para a sustentabilidade do mundo em que vivemos?

3. Alguns problemas do nosso mundo O efeito estufa: benefícios e prejuízos O aquecimento global Ações humanas As alterações climáticas A camada de ozônio A poluição ambiental

4. O efeito estufa Fenômeno natural importante para a preservação da vida na Terra. A Terra recebe durante o dia a energia radiante do Sol e durante a noite irradia energia para o espaço. A presença de gás carbônico (CO 2 ), óxido nitroso (N 2 O), metano (CH 4 ) e de outros gases na atmosfera impede que a Terra perca, durante a noite, uma quantidade de calor exagerada para o espaço, absorvendo e reemitindo boa parte desta radiação para a Terra. É o efeito estufa . Se ele não ocorresse a temperatura média de nosso planeta seria de -18 0 C.

5. Esquema do efeito estufa

6. O aquecimento global Ações humanas Por ação do ser humano, devido principalmente às indústrias a e aos veículos automotores, o efeito estufa está se intensificando, ocasionando o aquecimento global.

7. Ações mais urgentes Estabelecimento de metas para diminuir as emissões de gases estufas na atmosfera. Esta idéia norteou a elaboração do protocolo de Kyoto e do Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (IPCC).

8. Conseqüências do aquecimento global Alterações climáticas Menor número de dias frios e noites mais quentes Ondas de calor letais Chuvas pesadas Enchentes e secas devastadoras Aumento na força de tempestades e furacões Derretimento de geleiras Aumento do nível dos oceanos

9. Enchente após forte chuva e leito seco de um rio

10. Derretimento do gelo polar

11. A Camada de Ozônio O que é a camada de ozônio ( O 3 )? Entre 20km a 30km, acima da superfície terrestre, numa região que faz parte da estratosfera, existe em volta da Terra uma alta concentração de ozônio, constituindo a chamada camada de ozônio . Qual é sua função? O ozônio filtra os raios ultravioleta, provenientes do Sol, deixando passar apenas pequena quantidade, o que é benéfico para a vida na Terra como, por exemplo, na fixação da vitamina D.

12. A Camada de Ozônio (continuação ) Destruição da camada de ozônio Cientistas detectaram a existência de um buraco na camada de ozônio no hemisfério sul, sobre a Antartida. Verificaram também que em outras regiões a camada de ozônio estava ficando menos espessa. Várias substâncias fabricadas pelo homem contribuem para a destruição da camada de ozônio. A mais destrutiva é o cloro-flúor-carbono (CFC).

13. A Camada de Ozônio (continuação) Os CFCs São compostos, conhecidos por freons, formados pelos elementos cloro, flúor e carbono. Um dos mais utilizados é o freon-12: CF 2 Cl 2 . Os CFCs são empregados nos aerossóis (como propelentes), em geladeiras, freezers e aparelhos de ar-condicionado (como elementos de refrigeração) e na produção de espuma e isopor.

14. A Camada se Ozônio (continuação) Como age o CFC? Ao atingir a camada de ozônio, sob ação da radiação ultravioleta, cada partícula de CFC, libera um átomo livre de cloro. Considerando o CF 2 Cl 2 , tem-se as reações: CF 2 Cl 2 CF 2 Cl + Cl O 3 + Cl O 2 + ClO ClO + O 3 2O 2 + Cl As duas últimas reações se repetem e portanto um átomo de cloro livre destrói inúmeras moléculas de O 3 .

15. A Camada de Ozônio (continuação) Conseqüências Com a destruição da camada de ozônio os raios ultravioleta atingem mais intensamente a Terra. Esta radiação provoca câncer de pele, afeta o sistema imunológico, diminuindo a resistência do ser humano a doenças, sendo também nociva aos animais e ao meio ambiente.

16. A camada de Ozônio (continuação) A substituição do CFC Muitos países, inclusive o Brasil, já iniciaram a substituição do CFC por outras substâncias que não agridem a camada de ozônio e nem ocasionam o efeito estufa. A preocupação é com aparelhos antigos que usam CFC. No caso dos aerossóis, utiliza-se atualmente o propano e o butano O protocolo de Montreal É um acordo internacional, assinado em 16 de setembro de 1987, em que os países signatários se comprometem substituir as substâncias que destroem a camada de ozônio existente na estratosfera. Com isto, espera-se uma gradual diminuição do buraco de ozônio. Atualmente conta com a adesão de 180 nações. A ONU declarou o dia 16 de setembro como o Dia Internacional de Preservação da Camada de Ozônio.

17. A Camada de Ozônio (continuação) Fatores naturais Existem também fatores naturais que contribuem para a diminuição da espessura da camada de ozônio da atmosfera. É o caso das erupções vulcânicas que produzem óxidos de nitrogênio e da diminuição da intensidade do campo magnético terrestre. Devido a este fator partículas mais pesadas, provenientes do vento solar, atingem a camada de ozônio provocando sua destruição.

18. Poluição ambiental (Fonte: Física, Ciência e Tecnologia) Poluição do ar Poluição da água Poluição do solo Poluição sonora Poluição visual Poluição radioativa

19. Poluição do ar Poluentes primários Óxidos de enxofre (SO 2 e SO 3 ), óxidos de nitrogênio (NO e NO 2 ), material particulado, dióxido de carbono (CO 2 ), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (C x H y ): são substâncias lançadas no ar pelas chaminés das fábricas e pelos veículos automotores. Poluentes secundários Resultam da reação entre si de alguns poluentes primários ou de alguns poluentes primários com componentes do ar.

20. Poluição do ar (cont.) Esquema das fontes poluidoras do ar

21. Poluição do ar (cont.) Conseqüências da poluição do ar Alergias, doenças respiratórias, lesões em órgãos internos, crises cardíacas, destruição da vegetação. Chuvas ácidas O vapor de água da atmosfera reage com dióxido de enxofre, formando o ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e com óxidos de nitrogênio, formando ácido nítrico (HNO 3 ). As gotas de chuva absorvem estes ácidos e passam a apresentar alto índice de acidez. É a chamada chuva ácida

22. Poluição do ar (cont.) Conseqüências das chuvas ácidas Destruição da cobertura vegetal, corrosão de metais e materiais com que são feitos monumentos e obras de arte, expostas ao ar livre. Medidas antipoluição Instalação de filtros nas fábricas e nos veículos automotivos (catalisadores).

23. Poluição do ar (cont.) Floresta afetada pela chuva ácida

24. Poluição do ar (cont.) Fachada corroída pela chuva ácida

25. Poluição do ar (cont.) Fábrica não dotada de filtros

26. Poluição da água Os poluentes Águas já usadas nas residências, contendo restos de comidas, sabões, detergentes, fezes humanas e urina, são despejadas nas águas de rios e lagos, diretamente ou pelas redes de esgoto. Em pequenas quantidades sofrem biodegradação pelos microorganismos decompositores. Em grandes quantidades e sem tratamento a população de microorganismos cresce e, ao respirarem, consomem oxigênio dissolvido na água. Como conseqüência os peixes podem morrer por asfixia.

27. Poluição da água(cont.) Outros poluentes Os adubos químicos que contêm nitrogênio e fósforo, levados pela chuva, atingem rios e lagos e junto com as águas usadas nas residências, nutrem as algas. Estas se proliferam e impedem a passagem da luz para a água. As plantas que vivem no fundo não podem realizar a fotossíntese e portanto não produzem oxigênio. Assim as plantas e os peixes, para os quais elas servem de alimentos, morrem.

28. Poluição da água (cont.) Outros poluentes Cádmio, chumbo e mercúrio são despejados pelas indústrias nas águas dos rios. São solúveis na água e facilmente absorvidos pelos seres humanos. Provocam lesões no sistema nervoso, no fígado e nos rins. Vazamento de óleo de navios petroleiros: prejudicam a fauna e a flora.

29. Poluição da água (cont.) Medidas antipoluição Tratamento e ampliação da redes de esgoto. Tratamento das substâncias tóxicas produzidas pelas indústrias, tornando-as inofensivas. Construção de emissários submarinos nas cidades litorâneas. Campanhas educativas que esclareçam à população de que nossos rios, lagos, córregos, riachos,mananciais, mares etc, são fontes de vida

30. Poluição do solo Causas da poluição Deposição direta do lixo e outros dejetos humanos e animais, sem qualquer tipo de cuidado. Resíduos industriais levados pelo ar e pela água e que podem ser absorvidos pelo solo. Utilização indiscriminada de inseticidas e adubos químicos altamente tóxicos. Medidas antipoluição Campanhas educativas permanentes Destinação correta do lixo e dos esgotos, com o devido tratamento. Pesquisas visando evitar ou diminuir drasticamente o uso de inseticidas na lavoura

31. Poluição sonora O som também polui Nossa civilização caracteriza-se pelo barulho. Vivemos num mundo em que o normal é o ruído, o barulho constante. O silêncio é uma rara exceção . Fontes de poluição sonora Nos grandes centros urbanos uma das maiores fontes de poluição são os ruídos emitidos pelos veículos automotores.

32. Poluição sonora (cont.) Níveis Sonoros (NS) NS > 85dB, contínuos: causa lesões irreversíveis ao ouvido humano. NS > 110dB, em curta exposição: causa perda temporária de audição. NS > 110dB, em exposição prolongada: podem causar lesões aos nervos auditivos e conseqüente surdez definitiva. NS > 140dB, em curta exposição: pode provocar ruptura do tímpano. A poluição sonora interfere na comunicação entre pessoas, provoca fadiga e reduz a eficiência no trabalho.

33. Poluição sonora (cont.) Medidas antipoluição Campanhas de conscientização do público. Leis severas Inspeção veicular Fiscalização eficiente

34. Poluição visual A poluição visual decorre do excesso de faixas, placas, outdoors e pichações, tornando deprimente a paisagem urbana. Segundo estudos, a poluição visual causa problemas psicológicos e de estresses em muitos habitantes dos grandes centros.

35. Poluição radioativa A poluição radioativa ocorre quando há aumento no nível de radiação de elementos radioativos naturais ou artificiais A radioatividade apresenta inúmeras aplicações na medicina, na indústria e na produção de energia elétrica através da energia nuclear. Precauções devem ser tomadas visando a proteção de pessoas que, de alguma forma, ficam expostas a materiais radioativos, pois muitos problemas podem advir de descuidos, de manuseios errados e de desinformação.

36. As fontes de energia Fontes convencionais de energia: as usinas hidrelétricas, termelétricas, os combustíveis fósseis Fontes alternativas de energia: energia solar, energia eólica, os biocombustíveis, energia das marés, energia geotérmica,.... As usinas nucleares

37. Fontes convencionais de energia Usinas hidrelétricas

38. A usina hidrelétrica e a preservação do meio ambiente A represa A formação do grande reservatório, a represa, altera o ecossistema da região: aumento da umidade relativa do ar, chuvas mais freqüentes e mais intensas, modificação da temperatura média do local Cuidados com a flora O desaparecimento da vegetação nativa impõe um reflorestamento criterioso

39. A preservação do meio ambiente ( cont. ) Cuidado com a fauna Coleta criteriosa dos animais que vivem na região Desmatamento da região Evitar que madeiras de boa qualidade sejam cobertas pela água A população humana Assentamento das pessoas que vivem na região, alterando minimamente a condição original de vida e até mesmo melhorando-a.

40. Usinas Termelétricas A queima do combustível ( por exemplo carvão) intensifica o efeito estufa, pois gera grandes quantidades de CO 2 .

41. Os combustíveis fósseis São formados por compostos de carbono: petróleo, carvão e gás natural. Resultam da decomposição de plantas e animais, num processo que dura milhões de anos. Não são renováveis (em relação ao tempo de vida do homem). A queima destes combustíveis gera gases como o CO 2 que despejados na atmosfera prejudicam a qualidade do ar e produzem o efeito estufa. O gás natural é uma fonte de energia mais limpa do que o petróleo e o carvão, emitindo menor quantidade de poluente.

42. Fontes renováveis de energia Energia eólica

43. Energia eólica (cont.) Pontos positivos Promissora fonte de geração de energia elétrica. Redução significativa do custo do equipamento, nas duas últimas décadas Não contribui para o efeito estufa. Não há consumo de combustível. Pontos negativos Alto investimento para a transmissão da energia elétrica gerada. Condições adequadas de vento. Impacto ambiental: sonoro ( ruído dos rotores ) e visuais. Interferências nos sistemas de comunicação ( rádio e TV)

44. Fontes renováveis de energia (cont.) Energia solar Coletores solares: utilizados para aquecimento da água. Células fotovoltaicas: convertem diretamente energia solar em energia elétrica.

45. Energia solar (cont.) Pontos positivos Instalação relativamente simples e com pequena manutenção. Não há resíduos e nem impactos ambientais. Não há consumo de combustível. Não há gastos suplementares, após a instalação. Pontos negativos Custo inicial elevado. Baixo rendimento na obtenção de energia elétrica. Necessidade de insolação adequada.

46. Fontes renováveis de energia ( cont.) Biomassa: material de origem orgânica (animal ou vegetal ) que pode ser usado para gerar energia. Biocombustível mais conhecido: álcool extraído da cana de açúcar. O biodiesel é um combustível biodegradável, produzido por diversas espécies de vegetais como mamona, girassol, soja, amendoim e dendê. Energia geotérmica Existem regiões onde a água aflora a superfície da Terra em temperaturas elevadas na forma de jatos (os gêiseres) ou na forma de lagos. A energia responsável pelo aquecimento da água tem origem vulcânica e é denominada energia geotérmica, sendo utilizada para aquecimento domiciliar e para obter energia elétrica.

47. Fontes renováveis de energia (cont.) Energia das marés

48. Energia Nuclear A produção de calor para movimentar as turbinas é proveniente da fissão nuclear

49. Energia Nuclear (cont.) Pontos positivos Abundância de matéria prima. Ausência de poluição atmosférica. Pontos negativos Custo elevado de instalação. Aquisição de tecnologia adequada. Lixo radioativo Possibilidade de acidentes

50. Conclusão A Física, permite-nos compreender os fenômenos naturais e os provocados pelo homem e suas conseqüências. Assim, podemos atuar no sentido de melhorar as condições de vida, tanto atualmente como no futuro, garantindo a sustentabilidade do mundo em que vivemos. Existem iniciativas a serem tomadas para enfrentar todos as situações adversas e dessas iniciativas todos devemos participar, pois só o esforço conjunto poderá levar a resultados positivos. Usando a metáfora do incêndio florestal, cada um de nós deve dar sua contribuição, como o passarinho levando água no bico para apagar o fogo da floresta.

51. Textos: Prof. Nicolau Ferraro Fotos: Banco de Imagens – CID