Influência humana sobre o meio ambiente

Influência Humana sobre o Meio Ambiente

Introdução à Aula

• A aula aborda a influência humana no meio ambiente e compostos de importância ambiental, completando a parte 1 da disciplina QFL 1601.

• Revisão das aulas anteriores que discutiram a Terra, meio ambiente, compartimentos ambientais e ciclos biogeoquímicos.

O Grande Smog de Londres

• Em 1952, Londres enfrentou um evento conhecido como Grande Smog, resultante do uso excessivo de carvão para aquecimento e eletricidade após a Segunda Guerra Mundial.

• A poluição gerada pela queima de carvão se acumulou devido a um inverno rigoroso e uma inversão térmica, causando problemas respiratórios em milhares de pessoas. Estima-se que 8 mil mortes ocorreram por doenças relacionadas à poluição.

• O evento levou à criação do Clean Air Act em 1956 no Reino Unido, uma das primeiras legislações focadas na prevenção da poluição.

Problemas Ambientais Atuais

• A industrialização intensificou a concentração da poluição causada pela atividade humana, aumentando as preocupações ambientais. Discussão sobre grandes questões ambientais atuais segue adiante.

Buraco na Camada de Ozônio

Medindo o Ozônio

• Para entender o buraco na camada de ozônio, é necessário conhecer a unidade Dobson, que mede a espessura do ozônio comprimido sob condições específicas (273,15 K e pressão atmosférica). Um valor típico é cerca de 300 Dobson.

Gráficos e Dados do Buraco

• Em setembro de 2006 foi registrado o maior buraco na camada de ozônio sobre a Antártica, cobrindo quase todo o continente antártico com uma área total significativa reduzida em concentrações normais de ozônio.

• O gráfico mostra variações sazonais no tamanho do buraco; ele aparece principalmente na primavera devido às condições climáticas específicas e não apenas à concentração de CFCs (clorofluorocarbonetos).

Ciclo Natural do Ozônio

• O ciclo natural envolve moléculas de oxigênio absorvendo radiação solar UV que resulta em fotólise formando átomos reativos que se combinam para formar ozônio novamente. Isso mantém um equilíbrio dinâmico na estratosfera com concentrações relativamente constantes ao longo do tempo.

Impacto dos Compostos Químicos

Destruição do Ozônio

• Os compostos cloro-flúor-carbono (CFC) interagem com radiação ultravioleta na estratosfera levando à destruição do ozônio essencial para filtrar radiações UV prejudiciais aos seres vivos.

Importância da Camada de Ozônio

• A camada de ozônio é crucial pois absorve grande parte da radiação UV mais energética (UVC), protegendo assim os seres vivos dos danos causados por essa radiação intensa.

Mecanismos de Destruição do Ozônio

Fotólise do Peróxido de Cloro

• O peróxido de cloro sofre fotólise ao absorver radiação UV, resultando na formação de radical cloro e radical peróxido.

• O radical peróxido pode se desproporcionar, gerando mais radicais cloro e oxigênio, que são responsáveis pela destruição do ozônio.

Ciclo de Destruição do Ozônio

• A destruição do ozônio é sazonal e complexa; um artigo da SAIS é recomendado para entender melhor as nuvens polares estratosféricas.

• O cloro geralmente está presente em formas inativas (reservatórios), como ácido clorídrico e nitrato de cloro, que não destroem o ozônio.

Ativação do Cloro nas Nuvens Polares

• Durante a primavera polar, condições específicas permitem a conversão das espécies inativas em ativas através da catálise heterogênea nas nuvens polares estratosféricas.

• Essas nuvens contêm componentes além da água, como ácido nítrico, essenciais para a ativação do cloro.

Vórtex Polar e Destruição Aumentada

• Um evento chamado vórtex polar intensifica a presença das nuvens polares estratosféricas durante invernos rigorosos, aumentando a destruição do ozônio.

• Quanto mais intenso o inverno polar, maior a quantidade dessas nuvens e consequentemente maior a destruição do ozônio.

Condições Sazonais para Fotólise

• A fotólise ocorre apenas na primavera polar devido à baixa luminosidade no inverno. Quando chega a primavera, há luz suficiente para gerar radicais que destroem o ozônio.

• No verão, as nuvens desaparecem e as temperaturas aumentam, revertendo o processo de destruição ao retornar o cloro às suas formas inativas.

Diferenças entre os Polos

Comparação entre Polo Sul e Polo Norte

• O fenômeno da destruição do ozônio ocorre apenas no Polo Sul devido às temperaturas mais baixas em comparação com o Polo Norte.

• A maior área terrestre no hemisfério norte resulta em temperaturas mais altas no Polo Norte, onde o vórtex polar é menos intenso.

Efeitos Visuais das Temperaturas

• Imagens mostram diferenças significativas nas temperaturas entre os polos; azul indica temperaturas mais baixas enquanto vermelho indica potencial elevado para vórtex polar.

Formação de Ozônio Troposférico

Compreendendo o Smog Fotoquímico

• O smog fotoquímico aparece principalmente em grandes centros urbanos durante dias secos no inverno; não deve ser confundido com ozônio puro.

Processo de Formação do Ozônio Troposférico

• Para formar ozônio troposférico são necessários compostos orgânicos voláteis (COV), óxidos de nitrogênio e luz solar.

Reações Químicas Envolvidas

• Dióxido de nitrogênio sofre fotólise gerando monóxido de nitrogênio e oxigênio atômico que reagem formando moléculas de ozônio.

Equilíbrio Natural na Atmosfera

• Existe um equilíbrio natural na concentração de ozônio troposférico que depende das taxas relativas das reações químicas envolvidas.

Impacto dos Compostos Orgânicos Voláteis (COV)

• COV causam desequilíbrios nas reações envolvendo ozônio; eles interagem com outras espécies formadas durante processos atmosféricos.

Formação de Ozônio Troposférico e Seus Efeitos

Compreendendo a Concentração de Ozônio

• A formação de ozônio troposférico ocorre sem destruir o ozônio estratosférico, resultando em acúmulo na atmosfera.

• Dados da CETESME mostram que a concentração de ozônio varia ao longo do dia, com picos durante a tarde devido à presença de compostos orgânicos voláteis.

Fatores que Influenciam a Concentração de Ozônio

• A cidade universitária possui alta emissão de compostos orgânicos voláteis por veículos e vegetação, contribuindo para o aumento do ozônio.

• A concentração de óxidos de nitrogênio também aumenta ao longo do dia, intensificada pelo trânsito e pela radiação solar que favorece reações químicas.

Ciclo Diurno da Concentração de Ozônio

• O pico da concentração ocorre no meio da tarde, quando há maior incidência solar; à noite, os processos químicos mudam e o ozônio começa a se degradar.

• Essa dinâmica é observada principalmente em grandes centros urbanos, mas também pode ocorrer em áreas afetadas por queimadas.

Aquecimento Global: Evidências e Dados

Análise das Anomalias de Temperatura

• O aquecimento global é evidenciado por anomalias na temperatura média anual, calculadas comparando dados atuais com médias históricas do século XX.

• Gráficos mostram um aumento contínuo nas anomalias desde 1880 até 2020, indicando um aquecimento significativo da Terra.

Perda de Gelo e Nível do Mar

• Medições satelitais indicam uma perda substancial de gelo na Antártica e Groenlândia devido ao aquecimento global; em 2020 foram perdidas cerca de 2.700 gigatoneladas apenas na Antártica.

• O nível dos oceanos subiu quase 100 milímetros nos últimos 25 anos como resultado direto desse derretimento das calotas polares.

Concentração Crescente de Dióxido de Carbono

• A concentração média mensal de dióxido de carbono atingiu 413 ppm em outubro; esse aumento é consistente desde a década de 60 até hoje.

• O fenômeno foi reconhecido como crítico para o clima global, levando à criação de programas científicos voltados para sua análise e mitigação.

O Papel do IPCC e as Mudanças Climáticas

Introdução ao IPCC

• O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) foi criado em 1988 e conta com 195 países membros.

• O primeiro relatório foi emitido em 1990, e o sexto está previsto para ser lançado no próximo ano.

Dados e Conclusões do IPCC

• O quinto relatório de 2014 analisou milhares de artigos científicos, concluindo que os gases de efeito estufa são responsáveis pelo aquecimento global.

• A maior parte das emissões de gases é proveniente do CO2, principalmente devido à queima de combustíveis fósseis.

Efeitos dos Gases de Efeito Estufa

• Outros gases significativos incluem metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), associados à atividade agrícola.

• Clorofluorcarbonos também contribuem para o efeito estufa ao absorver radiação na janela atmosférica.

Impactos das Mudanças Climáticas

• Os efeitos incluem aumento da temperatura e umidade do ar, elevação do nível dos oceanos, redução da cobertura de gelo e mudanças no pH dos oceanos.

• Fenômenos climáticos extremos como secas, ondas de calor e até aumento na frequência de nevascas estão se tornando mais comuns.

Contaminação Ambiental: Causas e Efeitos

Definição de Contaminação

• Contaminação é a liberação de poluentes no ar, água ou solo, resultando em diversos efeitos dependendo do contaminante.

Derramamento de Petróleo

• O uso massivo de petróleo leva a vazamentos que contaminam o meio ambiente; eventos como afundamentos ou colisões são críticos.

• Quando derramado no mar, o petróleo se espalha na superfície devido à sua baixa solubilidade em água.

Processos Após o Derramamento

• O petróleo passa por processos como evaporação, emulsificação e biodegradação após ser derramado.

• A contaminação pode afetar não apenas a água mas também o ar e sedimentos ao redor.

Áreas Contaminadas em São Paulo

Classificação das Áreas Contaminadas

• As áreas contaminadas são classificadas conforme seu estado: reabilitadas, monitoradas ou em processo de remediação.

Estatísticas sobre Contaminação

• Existem atualmente 6.285 áreas contaminadas classificadas pela CETESB; a maioria está reabilitada para uso declarado.

Fontes da Contaminação

• A contaminação é majoritariamente causada por atividades industriais (20%) e postos de combustível devido à corrosão nos tanques subterrâneos.

Compostos Químicos com Importância Ambiental

Exemplo Prático: Desodorantes

• Diversas moléculas presentes nos desodorantes podem impactar o meio ambiente após serem descartadas.

Compostos Químicos e Seus Efeitos Ambientais

Introdução aos Compostos Químicos

• A aplicação de compostos químicos no ambiente levanta questões sobre seu impacto ambiental, sendo muitos deles de interesse para estudos ecológicos.

• Os efeitos desses compostos ainda não são totalmente compreendidos; alguns são conhecidos, enquanto outros permanecem desconhecidos, especialmente em relação a repelentes contra mosquitos.

Exemplos de Compostos em Produtos Comuns

• O DIT é um exemplo de princípio ativo encontrado em repelentes, junto com outros compostos como hidroxicitronelal e limoneno.

• Produtos do dia a dia, como cremes dentais, contêm substâncias químicas como triclosano e laurilsulfato de sódio que também têm implicações ambientais.

Estudos sobre Contaminação Química

• Um artigo da National Geographic relata um estudo onde amostras de sangue foram analisadas para detectar poluentes.

• Dos 209 PCBs testados, 97 foram encontrados no sangue do indivíduo estudado, evidenciando a presença generalizada de contaminantes.

Exposição Humana a Poluentes

• A exposição humana a substâncias químicas ocorre por várias vias: água, alimentação e ar. Isso inclui o uso diário de produtos químicos.

• É importante reconhecer que qualquer substância produzida industrialmente pode ter relevância ambiental devido à nossa exposição contínua.

Classes de Compostos Químicos e Seus Efeitos

• Hidrocarbonetos são introduzidos no meio ambiente através da atividade industrial ou microbiana; alguns têm funções importantes na regulação do crescimento das plantas.

• Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos são notáveis por serem carcinogênicos e resultarem da combustão incompleta.

Impacto dos Compostos no Meio Ambiente

• Os compostos orgânicos podem permanecer inalterados ou sofrer transformações químicas no meio ambiente.

• O gráfico apresentado mostra a correlação entre a produção do DDT nos EUA e sua acumulação em sedimentos aquáticos ao longo do tempo.

Processos Ambientais Relacionados aos Compostos Químicos

• Os compostos podem ser transportados entre diferentes fases (ar, água, solo), podendo ser absorvidos ou se dissolverem.

• A transformação química pode ocorrer através de reações mediadas por organismos vivos ou processos não biológicos que afetam o comportamento ambiental dos compostos.

Propriedades e Reatividade de Compostos Orgânicos no Sistema Ambiental

Caracterização de Compostos Orgânicos

• A compreensão das propriedades e reatividade dos compostos orgânicos é fundamental para a análise ambiental.

• É necessário caracterizar processos como transporte, partição e fluxo interfronteiras para criar um modelo conceitual do composto no ambiente.

• Modelos matemáticos podem ser desenvolvidos para prever o comportamento de compostos, como o ozônio na estratosfera, embora isso seja complexo.

Propriedades Relevantes dos Compostos

• As propriedades que influenciam o comportamento ambiental incluem estado físico, solubilidade, volatilidade e densidade.

• Outros fatores importantes são a reatividade química, características redox, acidez/base e biodegradabilidade.

Influência do Sistema Ambiental nas Propriedades

• As propriedades relevantes dependem do sistema em que o composto está presente: ar, água ou solo.

• Nos corpos d'água, aspectos como temperatura, pH e qualidade da água são cruciais para entender a dinâmica dos compostos.

Características do Solo

• No solo, fatores como composição mineral, matéria orgânica e porosidade afetam a mobilidade e absorção de compostos químicos.

Encerramento da Aula

• A aula foi concluída com a expectativa de que os alunos tenham aproveitado as informações apresentadas.

• Atividades relacionadas ao módulo serão disponibilizadas no E-Disciplinas antes da próxima aula sobre uso de energia e impacto ambiental.