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Química Ambiental e Sustentabilidade Volume 1 A  ATMOSFERA
IDENTIFICAÇÃO Roberto Rodrigues Cunha Lima IFRN – Campus João Câmara Curso NTICs – IFRN – setembro/2011     Química Ambiental
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Química Ambiental
ATMOSFERA A atmosfera que envolve a Terra é formada por vários gases em diferentes quantidades, sendo os mais abundantes o nitrogênio e o oxigênio, que compõem mais de 99% da atmosfera. Veja a tabela a seguir:     Química Ambiental
Química Ambiental
Além das atividades naturais como o  vulcanismo  e o fenômeno do  El Niño , as atividades humanas podem gerar substâncias que alteram a temperatura e/ou a composição da atmosfera, interferindo, assim, no clima da Terra. Essas mudanças podem provocar o aumento do  efeito estufa  e a destruição da  camada de ozônio , com repercussões em todo o planeta, ou gerar poluentes que contaminam a atmosfera, criando problemas ambientais regionais, como a  chuva ácida  e a contaminação atmosférica por poluentes tóxicos ou fotossensíveis. Química Ambiental
Química Ambiental
Química Ambiental
Efeito estufa   Mesmo em porcentagem muito pequena na atmosfera (0,3%), o gás carbônico é  fundamental para a vida  na Terra. Ele é matéria-prima na produção de carboidratos, fonte de energia para os vegetais e animais, através da fotossíntese realizada pelas plantas. A queima de carboidratos, através da respiração, produz gás carbônico, que é lançado na atmosfera e volta a participar do ciclo do carbono. Química Ambiental
A importância do gás carbônico vai além da síntese de carboidratos, combustível para os seres vivos. Ele desempenha papel importante no  controle da temperatura média da Terra : mantê-la ao redor a 15ºC. Para entender como ele desempenha esse papel, vejamos de que forma a radiação solar, nossa principal fonte de energia, é absorvida por nosso planeta. A radiação solar que chega à Terra é formada por ondas eletromagnéticas, como a luz visível. Química Ambiental
Química Ambiental
Cerca de 30% dessa radiação é refletida para o espaço pela atmosfera e pelas nuvens; outros 19% são absorvidos pela atmosfera; e, aproximadamente, 51% chega à superfície terrestre. Parte da energia absorvida pela superfície terrestre é reemitida, cerca de 10% são, de fato, perdidos para o universo. As moléculas de metano, de água e, de dióxido de carbono absorvem cerca de 90% dessa radiação, devolvendo ao solo 80% e mantendo a temperatura média do planeta ao redor de 15ºC.  É a essa função do gás carbônico a qual damos o nome de efeito estufa , em analogia às estufas para as plantas, que retêm o calor por meio de uma barreira física, não permitindo a saída do ar quente. Química Ambiental
Caso não existisse o efeito estufa, a tempe-ratura média da Terra seria próxima de - 18ºC. Sabe-se que a con-centração de gás carbô-nico na atmosfera está diretamente relacionada com o clima e a temperatura média da Terra, como mostra o gráfico ao lado.   Química Ambiental
O sistema que regula a concentração de dióxido de carbono na atmosfera não impede que ela aumente. O ciclo do carbono, do qual esse gás é o principal participante, está sendo alterado por causa da ação humana. Com a Revolução Industrial, o consumo de combustíveis fósseis (carvão mineral, petróleo e gás combustível) cresceu consideravelmente, aumen-tando a emissão de gás carbônico, e os meca-nismos de controle da natureza, o mar e as plantas já não são capazes de evitar esse aumento.   Química Ambiental
Química Ambiental Uma das consequências do efeito estufa é o der-retimento das calotas polares.
O aumento do efeito estufa  não se deve apenas  ao excesso de gás carbônico. Outros gases produzidos pelas atividades humanas também contribuem para esse aumento. Dos gases encontrados na atmosfera, o gás carbônico contribui atualmente com cerca de 55% para o efeito estufa. O metano, formado na decomposição da matéria orgânica e na agropecuária, com 15%. Os gases utilizados em aparelhos de refrigeração, conhecidos como CFCs, com 24%. O óxido de nitrogênio, gerado na atividade bacteriana no solo, contribui com 6%. Veja o gráfico a seguir.   Química Ambiental
Química Ambiental
Camada de ozônio   A atmosfera é dividida em regiões com composição e propriedades diversas, como mostra a figura a seguir. Química Ambiental
Química Ambiental
A  estratosfera  é a região compreendida entre 10 km e 50 km da superfície terrestre. Nessa camada gasosa de cerca de 40 km de espessura, estão presentes os gases oxigênio, nitrogênio e, principalmente,  o ozônio , um gás tóxico e irritante. Nessa camada, o ozônio é formado pela ação da radiação solar.  O ozônio estratosférico, cuja concentração é 0,35 ppm em volume, desempenha um  papel fundamental para a vida na Terra : é responsável pela absorção de parte da radiação ultravioleta, protegendo nosso planeta contra os efeitos nocivos dessa radiação. Química Ambiental
Química Ambiental
A destruição da camada de ozônio só começou a preocupar os cientistas nas duas últimas décadas. Um verdadeiro buraco sobre a Antártida e, mais recentemente, outro sobre o Ártico surgiram, evidenciando o fenômeno.  Clorofluorcarbonetos (CFCs) Os freons entraram no mercado para substituir a amônia e o dióxido de enxofre, gases tóxicos e muito reativos, que eram usados em refrigeradores. Os CFCs, ao contrário, são quimicamente estáveis e atóxicos; atravessam a troposfera sem reagir e alcançam a estratosfera. Sob radiação ultravioleta mais intensa, suas moléculas são quebradas formando átomos de cloro, segundo o mecanismo: Química Ambiental
CFCs + UV    Cl    + outros produtos   Os átomos de cloro reagem com o ozônio, formando monóxido de cloro e gás oxigênio:   Cl    + O 3      ClO + O 2   O monóxido de cloro se decompõe, liberando átomos de cloro e de oxigênio:   ClO     Cl    + O     O átomo de cloro liberado ataca outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia. Assim,  um único átomo de cloro é capaz de destruir milhares de moléculas de ozônio . O cloro atua como catalisador nessa decomposição. Química Ambiental
Em 1987, 27 nações assinaram o Protocolo de Montreal para reduzir as substâncias que destroem a camada de ozônio. O tratado previa a redução da fabricação dos CFCs em 50% até o ano 2000. Em Londres, em 1990, o protocolo foi ratificado e um emenda sugerindo acabar com toda a produção dos CFCs até 2000 foi aprovada. Hoje já é possível notar a recuperação da camada de ozônio.  Veja na tabela a seguir as substâncias utilizadas que destroem a camada de ozônio e as possíveis alternativas para diminuir a agressão.   Química Ambiental
Química Ambiental
Química Ambiental
Chuva ácida   Mesmo em locais não poluídos, a chuva é levemente ácida, com pH ao redor de 5,6. Isso por causa do gás carbônico e óxidos de nitrogênio, óxidos ácidos que reagem com a água da atmosfera. O ácido carbônico é formado segundo a equação:   CO 2   +  H 2 O     H 2 CO 3 (aq)     Química Ambiental
As atividades industriais, a utilização de combustíveis fósseis e as queimadas lançam na atmosfera muitas substâncias, algumas solúveis em água e que  alteram o seu pH : óxidos de enxofre e de nitrogênio conferem caráter ácido e a amônia, caráter básico. Geralmente, os poluentes com características ácidas são os mais abundantes. A expressão “ chuva ácida ” é utilizada para identificar chuvas com pH < 5,6.     Química Ambiental
A chuva ácida é responsável pela destruição das  florestas , pela contaminação das  águas  dos lagos e pelo aumento da acidez do  solo , o que provoca graves consequências. As espécies de peixes sensíveis à variação do pH podem desaparecer, os recursos que utilizamos como madeira e matéria-prima para a produção de remédios e alimentos podem diminuir e o solo ficar menos fértil. A destruição de florestas também leva a uma alteração nas condições climáticas, podendo ocorrer grandes inundações em algumas regiões e, em outras, secas prolongadas.     Química Ambiental
Química Ambiental
A chuva ácida é formada na reação entre a água da atmosfera e óxidos, como o dióxido de enxofre. As equações são:   SO 2   +  ½ O 2      SO 3 SO 3   +  H 2 O     H 2 SO 4 O dióxido de enxofre é formado na queima dos  combustíveis fósseis , que emitem, também, monóxido de carbono e dióxido de carbono.    Química Ambiental
Química Ambiental
Além dos danos ecológicos, a chuva ácida corrói o concreto, o cimento e as estruturas de ferro. Os monumentos de mármore (carbonato de cálcio) são atacados (figura abaixo), transformando o carbonato de cálcio em sulfato de cálcio, menos resistente à erosão:   CaCO 3 (s)  +  H 2 SO 4 (aq)     CaSO 4 (s) + H 2 O(l)  +  CO 2 (g) Química Ambiental
Química Ambiental
O problema da chuva ácida levou países europeus e o Canadá a se reunirem em Madri, em 1984, para definir e aplicar uma série de medidas para controle dos poluentes. Dentre elas, estava a redução de 30% das emissões de enxofre na forma de dióxido. Uma das medidas que contribuiria para a redução dos gases poluentes responsáveis pela chuva ácida seria o investimento nos grandes centros em transporte público e a restrição ao uso de veículos particulares. Química Ambiental

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Química ambiental volume 1 - a atmosfera

  • 1. Química Ambiental e Sustentabilidade Volume 1 A ATMOSFERA
  • 2. IDENTIFICAÇÃO Roberto Rodrigues Cunha Lima IFRN – Campus João Câmara Curso NTICs – IFRN – setembro/2011     Química Ambiental
  • 3.
  • 4. ATMOSFERA A atmosfera que envolve a Terra é formada por vários gases em diferentes quantidades, sendo os mais abundantes o nitrogênio e o oxigênio, que compõem mais de 99% da atmosfera. Veja a tabela a seguir:     Química Ambiental
  • 6. Além das atividades naturais como o vulcanismo e o fenômeno do El Niño , as atividades humanas podem gerar substâncias que alteram a temperatura e/ou a composição da atmosfera, interferindo, assim, no clima da Terra. Essas mudanças podem provocar o aumento do efeito estufa e a destruição da camada de ozônio , com repercussões em todo o planeta, ou gerar poluentes que contaminam a atmosfera, criando problemas ambientais regionais, como a chuva ácida e a contaminação atmosférica por poluentes tóxicos ou fotossensíveis. Química Ambiental
  • 9. Efeito estufa   Mesmo em porcentagem muito pequena na atmosfera (0,3%), o gás carbônico é fundamental para a vida na Terra. Ele é matéria-prima na produção de carboidratos, fonte de energia para os vegetais e animais, através da fotossíntese realizada pelas plantas. A queima de carboidratos, através da respiração, produz gás carbônico, que é lançado na atmosfera e volta a participar do ciclo do carbono. Química Ambiental
  • 10. A importância do gás carbônico vai além da síntese de carboidratos, combustível para os seres vivos. Ele desempenha papel importante no controle da temperatura média da Terra : mantê-la ao redor a 15ºC. Para entender como ele desempenha esse papel, vejamos de que forma a radiação solar, nossa principal fonte de energia, é absorvida por nosso planeta. A radiação solar que chega à Terra é formada por ondas eletromagnéticas, como a luz visível. Química Ambiental
  • 12. Cerca de 30% dessa radiação é refletida para o espaço pela atmosfera e pelas nuvens; outros 19% são absorvidos pela atmosfera; e, aproximadamente, 51% chega à superfície terrestre. Parte da energia absorvida pela superfície terrestre é reemitida, cerca de 10% são, de fato, perdidos para o universo. As moléculas de metano, de água e, de dióxido de carbono absorvem cerca de 90% dessa radiação, devolvendo ao solo 80% e mantendo a temperatura média do planeta ao redor de 15ºC. É a essa função do gás carbônico a qual damos o nome de efeito estufa , em analogia às estufas para as plantas, que retêm o calor por meio de uma barreira física, não permitindo a saída do ar quente. Química Ambiental
  • 13. Caso não existisse o efeito estufa, a tempe-ratura média da Terra seria próxima de - 18ºC. Sabe-se que a con-centração de gás carbô-nico na atmosfera está diretamente relacionada com o clima e a temperatura média da Terra, como mostra o gráfico ao lado.   Química Ambiental
  • 14. O sistema que regula a concentração de dióxido de carbono na atmosfera não impede que ela aumente. O ciclo do carbono, do qual esse gás é o principal participante, está sendo alterado por causa da ação humana. Com a Revolução Industrial, o consumo de combustíveis fósseis (carvão mineral, petróleo e gás combustível) cresceu consideravelmente, aumen-tando a emissão de gás carbônico, e os meca-nismos de controle da natureza, o mar e as plantas já não são capazes de evitar esse aumento.   Química Ambiental
  • 15. Química Ambiental Uma das consequências do efeito estufa é o der-retimento das calotas polares.
  • 16. O aumento do efeito estufa não se deve apenas ao excesso de gás carbônico. Outros gases produzidos pelas atividades humanas também contribuem para esse aumento. Dos gases encontrados na atmosfera, o gás carbônico contribui atualmente com cerca de 55% para o efeito estufa. O metano, formado na decomposição da matéria orgânica e na agropecuária, com 15%. Os gases utilizados em aparelhos de refrigeração, conhecidos como CFCs, com 24%. O óxido de nitrogênio, gerado na atividade bacteriana no solo, contribui com 6%. Veja o gráfico a seguir.   Química Ambiental
  • 18. Camada de ozônio   A atmosfera é dividida em regiões com composição e propriedades diversas, como mostra a figura a seguir. Química Ambiental
  • 20. A estratosfera é a região compreendida entre 10 km e 50 km da superfície terrestre. Nessa camada gasosa de cerca de 40 km de espessura, estão presentes os gases oxigênio, nitrogênio e, principalmente, o ozônio , um gás tóxico e irritante. Nessa camada, o ozônio é formado pela ação da radiação solar. O ozônio estratosférico, cuja concentração é 0,35 ppm em volume, desempenha um papel fundamental para a vida na Terra : é responsável pela absorção de parte da radiação ultravioleta, protegendo nosso planeta contra os efeitos nocivos dessa radiação. Química Ambiental
  • 22. A destruição da camada de ozônio só começou a preocupar os cientistas nas duas últimas décadas. Um verdadeiro buraco sobre a Antártida e, mais recentemente, outro sobre o Ártico surgiram, evidenciando o fenômeno. Clorofluorcarbonetos (CFCs) Os freons entraram no mercado para substituir a amônia e o dióxido de enxofre, gases tóxicos e muito reativos, que eram usados em refrigeradores. Os CFCs, ao contrário, são quimicamente estáveis e atóxicos; atravessam a troposfera sem reagir e alcançam a estratosfera. Sob radiação ultravioleta mais intensa, suas moléculas são quebradas formando átomos de cloro, segundo o mecanismo: Química Ambiental
  • 23. CFCs + UV  Cl  + outros produtos   Os átomos de cloro reagem com o ozônio, formando monóxido de cloro e gás oxigênio:   Cl  + O 3  ClO + O 2   O monóxido de cloro se decompõe, liberando átomos de cloro e de oxigênio:   ClO  Cl  + O    O átomo de cloro liberado ataca outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia. Assim, um único átomo de cloro é capaz de destruir milhares de moléculas de ozônio . O cloro atua como catalisador nessa decomposição. Química Ambiental
  • 24. Em 1987, 27 nações assinaram o Protocolo de Montreal para reduzir as substâncias que destroem a camada de ozônio. O tratado previa a redução da fabricação dos CFCs em 50% até o ano 2000. Em Londres, em 1990, o protocolo foi ratificado e um emenda sugerindo acabar com toda a produção dos CFCs até 2000 foi aprovada. Hoje já é possível notar a recuperação da camada de ozônio. Veja na tabela a seguir as substâncias utilizadas que destroem a camada de ozônio e as possíveis alternativas para diminuir a agressão.   Química Ambiental
  • 27. Chuva ácida   Mesmo em locais não poluídos, a chuva é levemente ácida, com pH ao redor de 5,6. Isso por causa do gás carbônico e óxidos de nitrogênio, óxidos ácidos que reagem com a água da atmosfera. O ácido carbônico é formado segundo a equação:   CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3 (aq)     Química Ambiental
  • 28. As atividades industriais, a utilização de combustíveis fósseis e as queimadas lançam na atmosfera muitas substâncias, algumas solúveis em água e que alteram o seu pH : óxidos de enxofre e de nitrogênio conferem caráter ácido e a amônia, caráter básico. Geralmente, os poluentes com características ácidas são os mais abundantes. A expressão “ chuva ácida ” é utilizada para identificar chuvas com pH < 5,6.     Química Ambiental
  • 29. A chuva ácida é responsável pela destruição das florestas , pela contaminação das águas dos lagos e pelo aumento da acidez do solo , o que provoca graves consequências. As espécies de peixes sensíveis à variação do pH podem desaparecer, os recursos que utilizamos como madeira e matéria-prima para a produção de remédios e alimentos podem diminuir e o solo ficar menos fértil. A destruição de florestas também leva a uma alteração nas condições climáticas, podendo ocorrer grandes inundações em algumas regiões e, em outras, secas prolongadas.     Química Ambiental
  • 31. A chuva ácida é formada na reação entre a água da atmosfera e óxidos, como o dióxido de enxofre. As equações são:   SO 2 + ½ O 2  SO 3 SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 O dióxido de enxofre é formado na queima dos combustíveis fósseis , que emitem, também, monóxido de carbono e dióxido de carbono.   Química Ambiental
  • 33. Além dos danos ecológicos, a chuva ácida corrói o concreto, o cimento e as estruturas de ferro. Os monumentos de mármore (carbonato de cálcio) são atacados (figura abaixo), transformando o carbonato de cálcio em sulfato de cálcio, menos resistente à erosão:   CaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq)  CaSO 4 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) Química Ambiental
  • 35. O problema da chuva ácida levou países europeus e o Canadá a se reunirem em Madri, em 1984, para definir e aplicar uma série de medidas para controle dos poluentes. Dentre elas, estava a redução de 30% das emissões de enxofre na forma de dióxido. Uma das medidas que contribuiria para a redução dos gases poluentes responsáveis pela chuva ácida seria o investimento nos grandes centros em transporte público e a restrição ao uso de veículos particulares. Química Ambiental