O "buraco" na Camada de Ozônio



Figura 2.1 - Seqüência esquemática da destruição do ozônio pelo cloro ativo (Cl) liberado de uma molécula de CFC-12 A luz UV divide moléculas de oxigênio (O2) em dois átomos de
oxigênio (O)


Figura 2.2 - Substâncias destruidoras de ozônio 
controladas pelo Protocolo de Montreal, seus usos e período de vida.

No início dos anos setenta começaram a ser expressas as preocupações de que a camada de ozônio fosse vulnerável a danos causados pela liberação de produtos químicos conhecidos como halocarbonos, compostos que contêm cloro, flúor, bromo, carbono e hidrogênio. Acreditava-se que as substâncias destruidoras de ozônio mais comum (ODS) eram as da família dos clorofluorcarbonos, ou CFCs, produzidos pela primeira vez na Bélgica em 1892. Os químicos da General Motors, nos Estados Unidos, descobriram em 1928 que os CFCs eram fluídos de refrigeração eficientes. Por serem estáveis e não-tóxicos, de produção barata, fáceis de estocar e altamente versáteis, os CFCs provaram ser uma gama de produtos químicos industriais de imenso valor. Eles passaram a ser usados em refrigeração, condicionamento de ar e expansão de espumas, como solventes, esterilizantes e propelentes de aerossóis. Usos importantes para os CFCs foram encontrados a cada década, e a produção mundial, concentrada em grande parte nos Estados Unidos e na Europa ocidental, dobrou a cada cinco anos a partir de 1970.

À medida que o conhecimento científico se desenvolveu, outras famílias de produtos químicos - halons, tetracloreto de carbono, metil clorofórmio e brometo de metila - também passaram a ser identificados como destruidores de ozônio. Alguns dos últimos substitutos para CFC desenvolvidos também prejudicam a camada de ozônio, mas em taxas bem menores.

A estabilidade dos CFCs origina as suas propriedades destruidoras de ozônio. Quando liberados para a atmosfera mais baixa - por exemplo através do uso de um spray aerossol, ou de um solvente para limpeza, ou ainda pelo vazamento de um refrigerante - os CFCs persistem tempo suficiente para se difundirem até a estratosfera, onde são degradados pela radiação solar, liberando átomos de cloro, que reagem fortemente com as moléculas de ozônio. O óxido de cloro formado então sofre outras reações que regeneram o cloro original, permitindo que o processo se repita muitas vezes; estima-se que cada átomo de cloro possa destruir 100.000 moléculas de ozônio antes de ser removido da estratosfera. Embora a radiação UV recrie continuamente ozônio a partir de oxigênio, a presença de cloro acelera a destruição do ozônio mas não a sua formação, reduzindo a concentração total de ozônio. Reações semelhantes ocorrem entre bromo e ozônio.




Figura 2.3 - A CAMADA DE OZÔNIO - Os dois mapas mundi mostram tendências médias de declínio de ozônio nos anos de 1978 a 1991. As tendências são medidas em % de declínio por década. O mapa de cima mostra tendências para o período de dezembro a março, e o de baixo para o período de maio a agosto.



Figura 2.4 - Níveis de ozônio antárticos mensais (pólo sul) e outubro durante um período de 14 anos, 1979- 1992. As medições de ozônio foram feitas pelo Espectrômetro de Mapeamento de Ozônio Total (TOMS) da NASA, Centro Goddard de Vôos Espaciais.



Figura 2.5 - Níveis de ozônio médios mensais em março no Ártico (pólo norte) durante um período de 14 anos. Os primeiros quatro anos, 1979-1982 e os últimos quatro, 1990-1993 são registrados pelo Espectrômetro de Mapeamento Total de Ozônio (TOMS) da NASA.



Figura 2.6 - O buraco de ozônio antártico registrado pela sonda TIROS Operational Vertical Sounder da NOAA em 7 de outubro de 1995.

Figura 2.7 - Tendência Global de Ozônio sobre 60° Sul - 60°Norte de 1979 a 1984. Relatório da Comissão de Avaliação Científica do UNEP (1994).

O buraco de ozônio de 1995, embora não fosse nem o mais profundo nem o maior registrado, foi o mais duradouro. Ele cobriu uma área maior que 10 milhões de km2 (quase o equivalente à área superficial da Europa) por 77 dias, comparados a 63 dias em 1993 e apenas 25 dias em 1985; ele cobriu mais de 20 milhões de km2 em 39 dias.As perdas de ozônio sobre o Ártico foram menores, com uma perda total de cerca de 10 a 20 % em comparação a 1979.

O inverno ártico de 1994-1995, entretanto, foi excepcionalmente frio, e as concentrações de ozônio sobre a Grã-Bretanha, por exemplo, caíram em quase 50% na primeira semana de março, o mais baixo registro sobre o Reino Unido.

Esta ocorrência inesperada de baixas temperaturas de inverno na estratosfera podem ser elas próprias causadas pela destruição cumulativa de ozônio, ou possivelmente pela mudança climática; em qualquer um dos casos as perdas de ozônio sobre o hemisfério norte podem ser mais graves no futuro próximo do que o previsto.

Essas reações são particularmente intensas nas nuvens estratosférica que se formam acima da Antártica na noite extremamente fria do inverno no hemisfério sul.

Reações que ocorrem na superfície de partículas de gelo entre as nuvens liberam cloro e bromo em formas ativas que se acumulam ao longo do inverno.

Quando o sol surge na primavera as nuvens se desfazem e liberam cloro e bromo ativos que rapidamente destroem o ozônio. O resultado é o "buraco de ozônio", uma área de agudo declínio das concentrações de ozônio sobre a maior parte da Antártica por cerca de dois meses, durante a primavera do hemisfério sul.

A ar estratosférico acima do Ártico é geralmente mais quente e menos confinado do que sobre a Antártica, e menos nuvens se formam ali. A destruição de ozônio no Ártico é portanto menos grave, embora nos últimos anos ela tenha se provado pior do que o esperado. A destruição de ozônio polar é acelerada pela circulação atmosférica, que leva o CFC na estratosfera dos trópicos para ambos os pólos.

Observações das concentrações de ozônio estratosférico desde os anos 70 confirmaram a evidência de destruição de ozônio, com variações sazonais. Desde 1979 as concentrações de ozônio caíram cerca de 4% por década nas latitudes médias (30° - 60°) tanto no hemisfério sul quanto no hemisfério norte. As perdas são maiores durante o inverno e a primavera.

Na primavera de 1995 as concentrações de ozônio estratosférico sobre a Europa eram 10 a 12% menores do que no meio da década de 70, e 5 a 10% menores sobre a América do Norte, embora às vezes chegasse a 20% em alguns lugares. (Os trópicos (20°N - 20°S) experimentaram perdas de ozônio menores, ou mesmo nenhuma perda.) As intensidades de UV-B cresceram correspondentemente.

No período de 1992-1993 houve os primeiros exemplos relatados de aumentos persistentes sobre regiões densamente povoadas no hemisfério norte. Em 1992 no sul da América do Sul a radiação UV-B dobrou, após uma queda de 50% no ozônio, uma vez que a área de destruição de ozônio em torno do pólo sul sofreu rotação, atingindo a ponta do continente.

Os buracos de ozônio antárticos de 1992 e 1993 foram os mais graves registrados, sendo que o ozônio desapareceu completamente em altitudes de 14 a 19 km em outubro de 1992 e 1993. Acredita-se que partículas da erupção vulcânica do Pinatubo em 1991 tenham acelerado a destruição do ozônio.