Ozônio

O  ozônio ou ozônio  é um alótropo triatômico (O₃) do oxigênio muito menos estável que o diatômico O₂. É uma molécula composta por três átomos de oxigênio. Forma-se quando as moléculas de oxigênio (O₂) se rompem devido à radiação ultravioleta, e os átomos separados combinam-se individualmente com outras moléculas de oxigênio.

Utilização Comercial

Na indústria, o ozônio é utilizado em misturas com outros gases devido à sua poderosa capacidade como agente oxidante, sobretudo na transformação de alcenos em aldeídos, cetonas ou ácidos carboxílicos.

Também é um poderoso germicida, empregado em engenharia sanitária para a desinfecção da água potável e na remoção de sabores e odores indesejáveis. Também serve como agente branqueador para compostos orgânicos.

Ozônio como poluente

Curiosamente o ozônio presente na troposfera é um perigoso poluente que além de provocar problemas respiratórios e o smog (nevoeiro fotoquímico), também degrada tecidos e danifica plantas. O que contrasta com o papel protetor que geralmente é atribuído ao Ozônio estratosférico. O ozônio é um poluente secundário, tendo como reagentes principais para sua formação: o óxido nítrico e compostos orgânicos voláteis.

Soluções

Nos EUA, muitas usinas de energia que queimam carvão usam o sistema de dessulfuração de gás de fumeiro (FGD) para retirar os gases contendo enxofre de suas chaminés. Um exemplo de FGD é o depurador molhado que geralmente é usado nos EUA e em muitos outros países. Um depurador molhado é basicamente uma torre de reacção equipada com um ventilador que extrai a fumaça de gases quentes da chaminé de uma usina de energia. O calcário ou a pedra calcária em forma de slurry também é injectada na torre para se misturar com os gases da pilha e combinar-se com o dióxido de enxofre presente. O carbonato de cálcio da pedra calcária produz sulfato de cálcio de pH neutro, que é fisicamente retirado do depurador. Ou seja, o depurador transforma a poluição de enxofre em sulfatos industriais.
Em algumas áreas os sulfatos são vendidos a companhias químicas como gesso quando a pureza de sulfato de cálcio é alta. Em outros, eles são colocados num aterro.
Algumas pessoas opõem-se à regulação da geração de energia, acreditando que essa geração de energia e poluição necessitam de caminhar juntas. Isto é falso. Um reactor nuclear gera menos que um milionésimo do lixo tóxico (medido por efeito biológico líquido) por watt gerado, quando os dejectos de ambas as instalações de geração de energia são adequadamente comparados (os Estados Unidos proíbem a reciclagem nuclear, de modo que esse país produz mais lixo que outros países).
Um esquema regulador mais benigno envolve a negociação de emissões. Por este esquema, a cada planta poluidora actual é concedida uma licença de emissões que se torna parte do capital da empresa. Os operadores então podem instalar equipamentos de controlo da poluição e vender partes das suas licenças de emissões. O principal efeito deste procedimento é oferecer incentivos económicos reais para os operadores instalarem controles de poluição. Desde que grupos de interesse público possam aposentar as licenças por compra, o resultado líquido é um decréscimo contínuo e um menor conjunto de fontes poluidoras. Ao mesmo tempo, nenhum operador particular jamais será forçado a gastar dinheiro sem retorno do valor de venda comercial dos activos. Entre essas coisas citamos mais algumas que também ajudam: Conservar energia, Transporte colectivo, Utilização do metrô, Utilizar fontes de energia menos poluentes, Purificação dos escapamentos dos veículos, Utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre.

Regiões mais afetadas

As regiões particularmente afectadas pela precipitação ácida incluem a maior parte da Europa, particularmente a Escandinávia, onde muitos dos lagos estão tão acidificados que já não têm peixes e com extensas áreas florestais fortemente danificadas, grande parte do nordeste dos Estados Unidos da América e do sueste do Canadá. Outras regiões afectadas são sueste da China e Taiwan.
Regiões potencialmente afectadas nas próximas décadas incluem o sul da Ásia (Indonésia, Malásia e Tailândia), a África do Sul, o subcontinente indiano e o Sri Lanka e partes da África Ocidental (países como o Gana, Togo e Nigéria).
A natureza transfronteiriça da poluição atmosférica leva a que poluição atmosférica cuja origem física está total ou parcialmente compreendida numa zona submetida à jurisdição nacional de um Estado produza os seus efeitos nocivos numa zona submetida à jurisdição de um outro Estado, mas a uma distância tal que não é possível distinguir as contribuições de fontes emissoras individuais ou de grupos de fontes. Esses efeitos transfronteiriços levaram à assinatura de diversos acordos e tratados internacionais tendo como objecto o controlo da poluição do ar e em particular as emissões que levam à acidificação da precipitação. Entre esses instrumentos tem particular importância a Convenção sobre a Poluição Atmosférica Transfronteiriça a Longa Distância, da qual Portugal é signatário. Aquela Convenção tem Protocolos adicionais sobre o controlo das emissões atmosféricas de óxidos de enxofre e de azoto e sobre a acidificação e a eutrofização das massas de água interiores.

Efeitos sobre a saúde humana

Estudos epidemiológicos sugerem uma ligação directa entre a acidez atmosférica e a saúde das populações, sendo os iões tóxicos libertados devido à precipitação ácida a maior ameaça.
O cobre mobilizado foi implicado nas epidemias de diarreia em crianças jovens e acredita-se que existem ligações entre o abastecimento de água contaminado com alumínio e o aumento da ocorrência de casos da doença de Alzheimer.
Estudos demonstraram que partículas finas em suspensão no ar, uma grande parte das quais são formadas por sais dos ácidos formados na precipitação ácida (sulfatos e nitratos), estão correlacionadas com o aumento da morbilidade das pessoas e a morte prematura em resultado de doenças como o cancro.

Efeitos da precipitação ácida

 Efeito da precipitação ácida numa estátua em calcário. Estudos ecotoxicológicos demonstraram que a precipitação ácida tem impactes adversos sobre as florestas, as massas de água doce e os solos, matando plâncton, insectos, peixes e anfíbios. Também demonstraram efeitos negativos sobre a saúde humana. Para além disso, a precipitação ácida aumenta a corrosividade da atmosfera, causando danos em edifícios e outras estruturas e equipamentos expostos ao ar.

Diagrama mostrando a tolerância à acidez de várias espécies dulçaquícolas. Por exemplo, a rã comum é mais tolerante à acidez do que a truta.

 Efeitos da precipitação ácida sobre uma floresta de picea (Erzgebirge, Alemanha).

História da chuva ácida

As emissões de dióxido de enxofre e de óxidos de azoto têm crescido quase continuamente desde o início da Revolução Industrial. Robert Angus Smith, num estudo realizado em Manchester, Inglaterra, fez em 1852 a primeira demonstração da relação entre a acidez da chuva e a poluição industrial,cunhando em 1872 a designação chuva ácida.
Apesar da relação entre precipitação ácida e poluição do ar ter sido descoberta em 1852, o seu estudo científico sistemático apenas se iniciou nos finais da década de 1960. Harold Harvey, professor de Ecologia na Universidade de Toronto, publicou em 1972 um dos primeiros trabalhos sobre um lago "morto" em resultado da acidificação das suas águas pela deposição ácida, trazendo a questão da chuva ácida para a ribalta da política ambiental.
O interesse público pelos efeitos da chuva ácida iniciou-se na década de 1970, a partir dos Estados Unidos da América, quando o New York Times publicou os resultados obtidos em estudos feitos na Hubbard Brook Experimental Forest (HBES), em New Hampshire, que demonstravam os múltiplos danos ambientais que a acidez da precipitação estava a causar.
Ao longo das últimas décadas têm sido reportadas leituras de pH na água de gotas de chuva e em gotículas de nevoeiro, colhidas em regiões industrializadas, com valores inferiores a 2,4 (a mesma acidez do vinagre).
A precipitação ácida com origem industrial é um sério problema em países onde se queimam carvões ricos em enxofre para gerar calor e electricidade, como a China e a Rússia. Embora com outras origens, com destaque para o tráfego automóvel, o problema afecta vastas regiões da Europa e da América do Norte.
O problema da precipitação ácida tem crescido com o aumento da população e com a industrialização, abrangendo áreas crescentes do planeta, com destaque para a Índia e o sueste asiático. O uso de altas chaminés industriais para dispersar os gases emitidos tem contribuído para aumentar as áreas afectadas, já que os poluentes são injectados na circulação atmosférica regional, atingindo vastas áreas a sotavento do ponto de emissão. Em resultado, é comum a deposição ocorrer a considerável distância do ponto de emissão, com as regiões montanhosas a receberem a maior parte da acidez precipitada (simplesmente por serem áreas de maior precipitação devido às chuvas de montanha). Um exemplo destes efeitos é a grande acidez da precipitação na Escandinávia quando comparada com as emissões relativamente baixas ali produzidas.

Chuva ácida

A chuva ácida, ou com mais propriedade deposição ácida, é a designação dada à chuva, ou qualquer outra forma de precipitação atmosférica, cuja acidez seja substancialmente maior do que a resultante da dissociação do dióxido de carbono (CO₂) atmosférico dissolvido na água precipitada. A principal causa daquela acidificação é a presença na atmosfera terrestre de gases e partículas ricos em enxofre e azoto reactivo cuja hidrólise no meio atmosférico produz ácidos fortes. Assumem particular importância os compostos azotados (NO_x) gerados pelas altas temperaturas de queima dos combustíveis fósseis e os compostos de enxofre (SO_x) produzidos pela oxidação das impurezas sulfurosas existentes na maior parte dos carvões e petróleos. Os efeitos ambientais da precipitação ácida levaram à adopção, pela generalidade dos países, de medidas legais restritivas da queima de combustíveis ricos em enxofre e obrigando à adopção de tecnologias de redução das emissões de azoto reactivo para a atmosfera.

Causas e consequências da precipitação ácida:

Na ausência de qualquer contaminante atmosférico, a água precipitada pela chuva é levemente ácida, sendo de esperar um pH de aproximadamente 5,2 a 20 ºC, valor inferior ao que resultaria se a solução ocorresse em água destilada (pH = 5,6) devido à presença de outros compostos na atmosfera terrestre não poluída. Essa acidez natural, apesar de localmente poder ser influenciada pela presença de compostos orgânicos voláteis e de óxidos de azoto gerados por trovoadas, resulta essencialmente da dissociação do dióxido de carbono atmosférico dissolvido na água, formando um ácido fraco, conhecido como ácido carbónico, segundo a reacção:

CO₂ (g) + H₂O (l) ⇌ H₂CO₃ (aq) O ácido carbónico sofre ionização em solução aquosa, formando baixas concentração acidificantes de iões hidrónio:2H₂O (l) + H₂CO₃ (aq) ⇌ CO₃^2- (aq) + 2H₃O⁺(aq) A ionização acima referida ocorre tanto nas gotículas de água atmosférica, na água existente na superfície de gelos ou cristais de neve e ainda no orvalho e na água adsorvida em partículas sólidas em suspensão no ar. É devido a essa multiplicidade de vias de formação que o termo chuva ácida, apesar de muito difundido, deve ser preferencialmente substituído por deposição ácida, já que a acidificação da precipitação, com todas as consequências ambientais resultantes, pode ocorrer na ausência de chuva.

Em resultado dessa acidez natural, o limite para se considerar a precipitação como ácida é em geral um pH inferior a 4,5 (a 20 °C), o que corresponde a precipitação que contém concentrações mensuráveis de um ou mais ácidos fortes e que pela sua acidez causa comprovados efeitos negativos sobre as plantas, os organismos vivos aquáticos e as estruturas construídas e equipamentos com os quais entre em contacto.

Origem da acidez acrescida:

A acidez acrescida que está na origem da precipitação ácida resulta na sua maior parte da interacção dos componentes naturais da atmosfera terrestre com poluentes primários, entre os quais avultam os óxidos de azoto e os óxidos de enxofre, os quais reagem com a água atmosférica para formar ácidos fortes como sejam o ácido sulfúrico e o ácido nítrico. A principal fonte desses poluente primários é a queima de combustíveis fósseis para produção de energia térmica, energia eléctrica e para a propulsão de veículos.

Embora existam processos naturais que contribuem para a acidificação da precipitação, com destaque para os gases lançados na atmosfera pelos vulcões e os gerados pelos processos biológicos que ocorrem nos solos, pântanos e oceanos, as fontes antrópicas, isto é resultantes da acção humana, são claramente dominantes. A prova dessa predominância foi obtida pela determinação da diferença entre a acidez da precipitação nas zonas industrializadas e em partes remotas do globo, pela comparação da acidez actual com o registo deixado pela captura da precipitação no gelo dos glaciares ao longo de milhões de anos e pelo registo deixado nos fundos de lagos e oceanos pela deposição de restos orgânicos indiciadores das condições de acidez prevalecentes.

A análise das camadas de gelo depositadas em glaciares e nas calotas polares mostram uma rápida diminuição do pH da precipitação a partir do início da Revolução Industrial, passando em média de 5,6 para 4,5 ou mesmo 4,0 nalgumas regiões, mostrando um forte acidificação. Igual conclusão é retirada da análise da prevalência de espécies de diatomáceas em camadas de sedimento recolhidos do fundo de lagos, confirmando a correlação entre a industrialização e a diminuição do pH da precipitação.

As principais fontes humanas dos gases poluentes primários são as indústrias, as centrais termoelétricas e os veículos de transporte motorizado. Os gases libertados podem ser transportados na circulação atmosférica por muitos milhares de quilómetros antes de reagirem com gotículas de água, originando então os compostos que acidificam a precipitação.

A sua natureza transfronteiriça, já que a circulação atmosférica dispersa os efeitos ao longo de grandes áreas da Terra, leva a que também afecte as regiões sitas a jusante do seu ponto de emissão no sistema de circulação atmosférica, levando a que áreas onde as emissões não são significativas possam ser severamente prejudicadas pela precipitação de poluentes gerados a montante.