Destruição do ozônio
Destruição do ozônio , afinamento gradual de terra 'Scamada de ozôniona parte superior atmosfera causado pela liberação de produto químico compostos contendo gasoso cloro ou bromo da indústria e outras atividades humanas. O afinamento é mais pronunciado nas regiões polares, especialmente na Antártica. Ozônio esgotamento é um grande problema ambiental porque aumenta a quantidade de radiação ultravioleta (UV) que atinge a superfície da Terra, o que aumenta a taxa de câncer de pele , olho catarata , e genético e sistema imunológico dano. O Protocolo de Montreal, ratificado em 1987, foi o primeiro de vários compreensivo acordos internacionais firmados para interromper a produção e o uso de produtos químicos que destroem a camada de ozônio. Como resultado da cooperação internacional contínua nesta questão, espera-se que a camada de ozônio se recupere com o tempo.
destruição da camada de ozônio buraco de ozônio na Antártica, 17 de setembro de 2001. NASA / Goddard Space Flight Center
História
Em 1969, o químico holandês Paul Crutzen publicou um artigo que descrevia o principal ciclo catalítico do óxido de nitrogênio que afetava os níveis de ozônio. Crutzen demonstrou que os óxidos de nitrogênio podem reagir com oxigênio átomos , retardando assim a criação de ozônio (O3), e também pode decompor o ozônio em dióxido de nitrogênio (NOdois) e gás oxigênio (Odois) Alguns cientistas e ambientalistas na década de 1970 usaram a pesquisa de Crutzen para auxiliar em seu argumento contra a criação de uma frota de transportes supersônicos americanos (SSTs). Eles temiam que a emissão potencial de óxidos de nitrogênio e vapor d'água dessas aeronaves prejudicasse a camada de ozônio. (SSTs foram projetados para voar em altitudes coincidentes com a camada de ozônio, cerca de 15 a 35 km [9 a 22 milhas] acima da superfície da Terra.) Na realidade, o programa SST americano foi cancelado, e apenas um pequeno número de franco-britânicos concordante e soviético Tu-144s entrou em serviço, de modo que os efeitos dos SSTs na camada de ozônio foram considerados insignificantes para o número de aeronaves em operação.
Em 1974, no entanto, os químicos americanos Mario Molina e F. Sherwood Rowland, da Universidade da Califórnia em Irvine, reconheceram que os clorofluorcarbonos (CFCs) produzidos pelo homem - moléculas contendo apenas carbono , flúor e átomos de cloro - podem ser uma importante fonte de cloro na estratosfera. Eles também observaram que o cloro pode destruir grandes quantidades de ozônio após ter sido liberado dos CFCs por radiação Uv . Os átomos de cloro livres e os gases que contêm cloro, como o monóxido de cloro (ClO), podem então quebrar as moléculas de ozônio, separando um dos três átomos de oxigênio. Pesquisas posteriores revelaram que o bromo e certos compostos que o continham, como o monóxido de bromo (BrO), eram ainda mais eficazes na destruição do ozônio do que o cloro e seus compostos reativos. Medições laboratoriais subsequentes, medições atmosféricas e estudos de modelagem atmosférica em breve fundamentado a importância de suas descobertas. Crutzen, Molina e Rowland receberam o premio Nobel para Química em 1995 por seus esforços.
As atividades humanas tiveram um efeito significativo na concentração e distribuição global do ozônio estratosférico desde antes da década de 1980. Além disso, os cientistas notaram que grandes diminuições anuais nas concentrações médias de ozônio começaram a ocorrer pelo menos por volta de 1980. Medições de satélites, aeronaves, sensores terrestres e outros instrumentos indicam que o total integrado os níveis das colunas de ozônio (isto é, o número de moléculas de ozônio que ocorrem por metro quadrado em colunas de ar amostradas) diminuíram globalmente em cerca de 5 por cento entre 1970 e meados da década de 1990, com pouca mudança depois. As maiores diminuições de ozônio ocorreram nas latitudes altas (em direção aos pólos), e as menores diminuições ocorreram nas latitudes mais baixas (os trópicos). Além disso, as medições atmosféricas mostram que o esgotamento docamada de ozônioaumentou a quantidade de radiação UV que atinge a superfície da Terra.
ozonesonde Pesquisadores lançam um balão carregando uma ozonesonda, um instrumento que mede o ozônio na atmosfera, na Estação Amundsen-Scott no Pólo Sul, na Antártica. NOAA
conexão do esgotamento do ozônio com a extinção em massa Um experimento que mostra como os pinheiros se tornam temporariamente estéreis quando expostos à intensa radiação ultravioleta, apoiando a teoria de que o esgotamento do ozônio pode ter causado a maior extinção em massa da Terra. Exibido com permissão de The Regents of the University of California. Todos os direitos reservados. (Um parceiro de publicação da Britannica) Veja todos os vídeos para este artigo
Esta diminuição global do ozônio estratosférico está bem correlacionada com o aumento dos níveis de cloro e bromo na estratosfera da fabricação e liberação de CFCs e outros halocarbonos. Halocarbonos são produzidos pela indústria para uma variedade de usos, como refrigerantes (em refrigeradores, condicionadores de ar e grandes resfriadores), propelentes para latas de aerossol, agentes de expansão para fazer plástico espumas, agentes de combate a incêndios e solventes para limpeza a seco e desengorduramento. As medições atmosféricas têm claramente corroborado estudos teóricos que mostram que o cloro e o bromo liberados dos halocarbonos na estratosfera reagem com e destroem o ozônio.
processo de destruição do ozônio Um fluxograma que descreve as principais etapas da destruição do ozônio estratosférico. Encyclopædia Britannica, Inc.
Buraco de ozônio antártico
O caso mais grave de ozônio o esgotamento foi documentado pela primeira vez em 1985 em um artigo dos cientistas do British Antarctic Survey (BAS) Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner e Jonathan D. Shanklin. Começando no final da década de 1970, uma grande e rápida redução no ozônio total, freqüentemente em mais de 60 por cento em relação à média global, foi observada na primavera (setembro a novembro) na Antártica. Farman e seus colegas documentaram esse fenômeno pela primeira vez em sua estação BAS em Halley Bay, Antártica. Suas análises atraíram a atenção do cientista comunidade , que constatou que essas diminuições na coluna total de ozônio eram superiores a 50 por cento em comparação com os valores históricos observados por técnicas terrestres e de satélite.
Buraco de ozônio no hemisfério sul Dois gráficos de barras que representam o tamanho máximo do buraco de ozônio e a cobertura mínima (em unidades Dobson) do buraco de ozônio no hemisfério sul, 1979–2014. Encyclopædia Britannica, Inc.
Como resultado do artigo de Farman, surgiram várias hipóteses que tentavam explicar o buraco do ozônio na Antártica. Foi inicialmente proposto que a diminuição do ozônio poderia ser explicada pela cloro ciclo catalítico, no qual cloro único átomos e seus compostos tiram uma única oxigênio átomos de ozônio moléculas . Uma vez que ocorreu mais perda de ozônio do que poderia ser explicado pelo fornecimento de cloro reativo disponível nas regiões polares por processos conhecidos na época, outros hipóteses surgiu. Uma campanha especial de medição conduzida pelo administração Nacional Aeronáutica e Espacial (NASA) e a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) em 1987, bem como medições posteriores, provaram que a química do cloro e do bromo eram de fato responsáveis pelo buraco de ozônio, mas por outro motivo: o buraco parecia ser o produto de reações químicas ocorrendo em partículas que formam nuvens estratosféricas polares (PSCs) na estratosfera inferior.
Durante o inverno o ar sobre a Antártica torna-se extremamente frio como resultado da falta de luz solar e uma mistura reduzida do ar da estratosfera inferior sobre a Antártica com o ar de fora da região. Essa mistura reduzida é causada pelo vórtice circumpolar, também chamado de vórtice polar de inverno. Limitada por um jato estratosférico de vento circulando entre aproximadamente 50 ° e 65 ° S, o ar sobre a Antártica e seus adjacente os mares estão efetivamente isolados do ar fora da região. As temperaturas extremamente baixas dentro do vórtice levam à formação de PSCs, que ocorrem em altitudes de aproximadamente 12 a 22 km (cerca de 7 a 14 milhas). Reações químicas que ocorrem em partículas de PSC convertem moléculas contendo cloro menos reativas em formas mais reativas, como cloro molecular (Cldois) que se acumulam durante a noite polar. (Compostos de bromo e óxidos de nitrogênio também podem reagir com essas partículas de nuvem.) Quando o dia retorna à Antártica no início Primavera , a luz solar quebra o cloro molecular em átomos de cloro únicos que podem reagir com e destruir o ozônio. A destruição do ozônio continua até a quebra do vórtice polar, que geralmente ocorre em novembro.
Um vórtice polar de inverno também se forma no hemisfério norte. Porém, em geral, não é tão forte nem tão frio quanto o que se forma na Antártica. Embora nuvens estratosféricas polares possam se formar no Ártico, elas raramente duram o suficiente para grandes reduções no ozônio. Diminuições de ozônio ártico de até 40 por cento foram medidas. Esse afinamento normalmente ocorre durante os anos em que as temperaturas estratosféricas mais baixas no vórtice ártico foram suficientemente baixas para levar a processos de destruição do ozônio semelhantes aos encontrados no buraco de ozônio da Antártica. Assim como na Antártica, grandes aumentos nas concentrações de cloro reativo foram medidos nas regiões árticas, onde ocorrem altos níveis de destruição do ozônio.
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