População, Recursos e Ambiente 2013-14 PROTEÇÃO DA CAMADA DE OZONO António Gonçalves Henriques 1 António Gonçalves Henriques 2013-10-31 1 PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO António Gonçalves Henriques 1. O que é a camada de ozono? 2. Historial das acções e medidas desenvolvidas 3. Instrumentos Legais Vigentes 4. Acções Futuras PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO - Autenticação · As moléculas de ADN absorvem a radiação UV-B, que podem provocar alterações nestas moléculas. A figura ... adequadas, com
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PROTEÇÃO DA CAMADA DE OZONO
António Gonçalves Henriques 1
António Gonçalves Henriques 2013-10-31 1
PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO
António Gonçalves Henriques
1.O que é a camada de ozono?
2.Historial das acções e medidas desenvolvidas
3. Instrumentos Legais Vigentes
4.Acções Futuras
PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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PROTEÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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• A Camada de Ozono (O3) é uma camada na atmosfera que absorve a maior parte da radiação UV do sol.
O QUE É A CAMADA DE OZONO?
• Contém concentrações relativamente elevadas de ozono. A concentração de ozono na atmosfera é de cerca de 0,6 ppm, e é de menos de 10 ppm na Camada de Ozono.
• A Camada de Ozono encontra-se principalmente na parte inferior da estratosfera , de aproximadamente 15 a 30 km de altitude, embora a espessura varie sazonalmente e geograficamente.
• É mais espessa para latitudes mais elevadas.
Comprimento de onda (μm)
Raios X Raios ultravioleta Visível InfraV
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FORMAÇÃO DO OZONO
O ozono (O3) é um gás tóxico, explosivo, oxidante poderoso e bastante raro e que se concentra essencialmente na estratosfera, 90%, na forma de um véu protector, que filtra 99% da radiação UV que atinge o topo da atmosfera.
Na troposfera é prejudicial à saúde e promove o Smog Fotoquímico!
Forma-se através de ciclos catalíticos por fotólise de O2 activada por acção dosda radiação ultravioleta UV...
32
2
OOO
OOO UV
Esta camada é mais fina no equador e mais espessa nos pólos apesar das variações sazonais afectadas pela radiação UV disponível e pelo movimento da atmosfera.
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• A Camada de Ozono foi descoberta em 1913 pelos físicos franceses Charles Fabry e Henri Buisson . As propriedades foram explorados em pormenor pelo meteorologista britânico GMB Dobson, que desenvolveu um espectrofotómetro simples que é usado para medir o ozono estratosférico a partir do solo .
• Entre 1928 e 1958 foi estabelecida uma rede mundial de estações de monitorização do ozono, que continuam a operar.
• A “unidade Dobson” , uma medida da densidade de ozono.
• A camada de ozono absorve 97-99 % da luz ultravioleta de média frequência do Sol (entre 200 nm a 315 nm ) , que de outra forma danificaria as formas de vida expostas na Terra.
O QUE É A CAMADA DE OZONO?
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UNIDADE DOBSON
Todo o ozono num prisma vertical sobre uma
determinada área é comprimido à pressão de
1 atm e à temperatura de 0ºC.
Forma uma camada de 3 mm de espessura
correspondente a 300 unidades Dobson
Área da base
do prisma
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OBSERVAÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV
Toda a radiação UVC (com comprimentos de onda na banda de 100-280 nm) é bloqueada na atmosfera pelo oxigénio (O2), na banda de 100-200 nm, ou pelo ozono (O3), na banda de 200-280 nm.
A radiação da parte inferior da banda UV-C e a radiação UV com mais energia acima desta banda provoca a formação da camada de ozono, quando um único átomo de oxigénio produzido por fotólise de uma molécula de oxigénio (O2) reagir com outra molécula de oxigénio (O2).
A camada de ozono também bloqueia a maior parte, mas não a totalidade, das radiações UV-B, da banda de 280-315 nm, que produz as queimaduras solares.
A radiação UV mais próxima da luz visível, UV-A, da banda de 315-400 nm, não é praticamente bloqueada pelo ozono, pela que a maior parte atinge o solo.
A radiação da banda UV-A não provoca vermelhidão da pele, e não há evidência de que provoque danos a longo prazo.
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV A exposição à radiação UVB em excesso contribui para a formação de cancro da pele, cataratas e para a produção de vitamina D. Para além disso, o aumento de UV junto do solo conduz a um aumento de ozono troposférico, que é um poluente com risco para a saúde de seres humanos.
A radiação UVB é um agente mutagénico primário que só penetra através da epiderme, a camada exterior da pele, resultando em mutações do ADN . Estas mutações podem ser relacionadas com sinais específicos do fotoenvelhecimento, como enrugamento da pele, e em danos no colagénio e na elastina.
A camada epidérmica não contém vasos sanguíneos ou terminações nervosas, mas apenas melanócitos e células basais incorporadas. Após a exposição a raios UVB , os melanócitos produzem melanina, um pigmento que confere à pele o tom bronzeado. A radiação UVB provoca a formação de sardas e manchas escuras, que são sintomas de fotoenvelhecimento . Com a exposição constante aos raios UVB , os sinais de fotoenvelhecimento podem aparecer, e podem desenvolver-se lesões pré-cancerosas ou cancro da pele.
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV
Os cancros da pele são provocados pelos danos que a radiação UVB causa danos à moléculas de ADN.
As moléculas de ADN absorvem a radiação UV-B, que podem provocar alterações nestas moléculas. A figura ilustra uma dessas alterações.
As alterações nas moléculas de ADN determinam, muitas vezes, que sejam geradas proteínas distorcidas podendo provocar mutações das células, ou a morte dessas células.
Contudo, as células desenvolveram a capacidade de reparação do ADN.
Radiação UV
Antes Depois
Uma enzima especial elimina a parte danificada do ADN, e substitui-a com as componentes adequadas, com base em informação de outras posições da molécula de ADN. Isso faz com que o ADN seja resiliente aos danos causados pela radiação UV-B.
As mutações nas moléculas de ADN provocadas pela radiação UV-B induzem o cancro da pele, provocando o desenvolvimento de lesões da pele.
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV A radiação UVA pode penetrar mais profundamente na pele. Para além da epiderme, a derme também pode ser danificada. A derme é a segunda camada da pele e que compreende o colagénio, a elastina e matriz extrafibrilhar que proporciona o suporte estrutural da pele. Com a exposição constante à radiação UVA, a espessura da derme é reduzida, causando a degradação da epiderme. Devido à presença dos vasos sanguíneos na derme , os raios UVA podem provocar a dilatação desses vasos sanguíneos, com roturas, que são geralmente mais visíveis sobre o nariz e as bochechas. A radiação UVA também pode danificar o ADN indirectamente através da geração de espécies reactivas de oxigénio. Estas espécies reactivas de oxigénio podem danificar também os lípidos e as proteínas.
As formas mais comuns de cancro de pele em seres humanos, carcinomas de células basais e escamosas, têm sido relacionados com a exposição às radiações UVB. Estes cancros são relativamente leves e raramente fatais, embora o tratamento de carcinoma de células escamosas requeira, por vezes, o recurso a cirurgias reconstrutivas extensas. Estima-se que uma redução de 1% no ozono estratosférico aumentaria a incidência desses cancros em 2%.
Outra forma de cancro da pele, o melanoma maligno, é muito menos comum, responsável por cerca de 3% dos cancros da pele, mas muito mais perigoso, sendo letal em cerca de 15 a 20% dos casos diagnosticados e responsável por mais de 75% das mortes por cancro da pele. É um dos cancros mais comuns entre os adolescentes e jovens adultos com idades entre 15 e 29 anos.
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV
Outras doenças de pele relacionadas com a exposição às radiações UV incluem as queratoses actínicas e o envelhecimento prematuro da pele.
As queratoses actínicas são tumores de pele que ocorrem em áreas do corpo expostas ao sol. O rosto, as mãos, antebraços, e a zona em torno do pescoço são especialmente susceptíveis a esse tipo de lesões. Embora pré-malignas, as queratoses actínicas são um factor de risco para o carcinoma de células escamosas.
A exposição crónica ao sol também provoca o envelhecimento prematuro, que se evidencia através da pele espessa, enrugada, e coriácea ao longo do tempo . O envelhecimento prematuro é muitas vezes considerado como uma parte inevitável e normal do envelhecimento. No entanto, até 90% das alterações visíveis na pele, geralmente atribuídas ao envelhecimento são causadas pelo sol.
Vários estudos sugerem uma associação entre a exposição às radiações UVB e alguns tipos de cataratas (patologia dos olhos que consiste na perda de transparência do cristalino do olho provoca a turvação da visão, que pode levar à cegueira).
Outros tipos de lesões oculares incluem pterígio (crescimento de tecido, que pode bloquear a visão), cancro da pele em torno dos olhos, e degeneração da mácula (parte da retina onde a percepção visual é mais agudo).
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV
A exposição às radiações UVB pode provocar a supressão de certas actividades do sistema imunitário. A pele constitui, normalmente, um sistema de defesa contra agressões externas, como várias formas de cancro e infecções. A exposição excessiva à radiação UV pode enfraquecer o sistema imunitário, reduzindo a capacidade da pele para proteger contra aquelas agressões. Em particular, a exposição às radiações UVB pode afectar, designadamente, a resposta imunitária ao vírus Herpes simplex.
A exposição à radiação UV-B aumenta os níveis de vitamina D produzida na pele por esta radiação. Embora os níveis mais elevados de vitamina D estejam associados a um aumento da mortalidade, o organismo humano tem mecanismos que impedem que a luz solar produza vitamina D em excesso.
Em crianças, a deficiência de vitamina D pode resultar no raquitismo, doença que resulta da inadequada mineralização dos ossos durante o crescimento com consequentes anormalidades ósseas.
A deficiência grave em adultos leva à osteomalacia, condição caracterizada pela falha na mineralização da matriz orgânica dos ossos, resultando em ossos fracos, sensíveis à pressão, fraqueza nos músculos proximais e maior frequência de fracturas.
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EFEITOS NA SAÚDE DA RADIAÇÃO UV
Em mulheres pós-menopausa, o défice de vitamina D pode ser responsável pela menor absorção de cálcio e portanto, tem efeitos importantes no desenvolvimento da osteoporose.
Em idosos, a deficiência de vitamina D, decorrente das alterações fisiológicas e mudanças nos hábitos de vida, designadamente a diminuição da exposição ao sol e mudanças na dieta, leva ao enfraquecimento dos ossos.
O aumento da radiação UV ao nível do solo conduz ao aumento do ozono troposférico. O ozono troposférico é tóxico, devido às propriedades oxidantes fortes, constituindo um factor de risco para a saúde humana.
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EFEITOS DA RADIAÇÃO UV NOS ECOSSISTEMAS
A radiação UVB afecta a fotossíntese em muitas espécies.
A exposição excessiva à radiação UVB reduz o tamanho , produtividade e qualidade em muitas espécies de plantas agrícolas (entre eles , muitas variedades de arroz, soja, trigo, algodão e milho).
Da mesma forma, a exposição excessiva à radiação UVB prejudica a produtividade do fitoplâncton nos ecossistemas aquáticos.
A radiação UVB aumenta a susceptibilidade das plantas a doenças e afecta as reacções enzimáticas que realizam funções biológicas fundamentais , prejudica a divisão celular no desenvolvimento de ovos de algumas espécies, e muda os movimentos e a orientação de organismos minúsculos que se movem através das águas do oceano.
Uma vez que algumas espécies são mais vulneráveis à radiação UVB do que outras, um aumento da exposição aos raios UVB tem o potencial para causar uma mudança na composição e da diversidade das espécies em vários ecossistemas.
Porque a radiação UVB afecta os organismos que transportam nutrientes e energia através da biosfera, são espectáveis alterações dos ciclos biogeoquímicos devido à alteração da radiação UVB que atinge o solo. Por exemplo, a redução das populações de fitoplâncton teria um impacto significativo no ciclo de carbono, porque o fitoplâncton retém e armazena grandes quantidades de carbono no oceano.
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BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV
Níveis de energia de UV-B a várias altitudes. A linha azul mostra a sensibilidade do DNA à radiação. A linha vermelha mostra o nível de energia que atinge o solo com redução de 10% no ozono
Comprimento de onda (nm)
Radiação solar
Intensidade da
acção sobre o DNA
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Topo da atmosfera
Superfície
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BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV
Mesosfera
Estratosfera
Troposfera
Camada de ozono
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DESTRUIÇÃO DO OZONO NA ESTRATOSFERA
O ozono é destruído na sequência de reacções reversíveis catalizadas por espécies químicas como Br, Cl, N e H, mesmo com concentrações muito reduzidas da ordem de 0,01 ppm
Estas reações são activadas pela radiação UV
Existe um equilíbrio entre as reacções de formação e destruição do O3.
A quebra deste equilíbrio leva à diminuição deste na atmosfera!
A quantidade de Cl na atmosfera aumentou desde 1930, devido ao uso dos CFC...
Usados como refrigerantes, espumas e gases propulsores em sprays.
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OxOxO
OxOOx
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CIRCULAÇÃO NA ESTRATOSFERA
Representação esquemática da circulação de Brewer-Dobson e transporte das massas de ar na média atmosfera. As massas de ar troposférico entram na estratosfera através tropopausa tropical, e são distribuídos por diferentes vias na estratosfera, na direção dos polos e da baixa estratosfera.
Distribuição da concentração de ozono na atmosfera durante o inverno (Janeiro a Março) no hemisfério norte, ao longo de um plano meridional.
As setas a preto representam a circulação de Brewer-Dobson.
Fonte: IPCC/TEAP Special Report: Safeguarding the Ozone Layer and the Global Climate System, Geneva 2005.
Alt
itu
de
(km
) Pressão
(hP
a)
Latitude
Densidade de ozono (DU/km)
Tropopausa
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DESTRUIÇÃO DO OZONO NA ESTRATOSFERA
A radiação UV atinge uma molécula de CFC, por exemplo CFCl3, quebrando-a num átomo de Cl e numa molécula de CFCl2
Um átomo de cloro ataca uma molécula de ozono (O3). Arrancando um átomo de oxigénio, deixando livre uma molécula de oxigénio (O2).
Os átomos de cloro e oxigénio ligam-se e formam uma molécula de monóxido de cloro (ClO).
O átomo de oxigénio livre liga-se ao átomo de oxigénio de ClO e forma uma molécula de oxigénio (O2)
Uma vez livre, o átomo de cloro pode atacar uma nova molécula de ozono e recomeçar o ciclo
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FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO
“O Buraco do Ozono”... Consiste na diminuição brusca dos níveis de O3 na Primavera (Outubro) na zona Antártida. Durante a noite polar (Abril a Setembro):
...nesta região ocorrem ventos circumpolares de oeste criando-se um vórtice que isola a estratosfera polar da restante
As baixas temperaturas (- 80 ºC) promovem a formação de PSC (nuvens estratosféricas polares) que adsorvem os compostos de Cl,
...e catalizam reacções que levam à libertação das formas activas de Cl que se acumulam no vórtice na ausência de luz – Cl2O2.
Quando volta a Primavera a radiação UV quebra estas moléculas libertando o Cl que reage com o O3 destruindo 40-50% deste sobre a Antárctica!! Na zona Árctica... ...a destruição é de 10-38% porque o movimento das massas de ar é mais turbulento e o vórtice é mais quente e instável!!
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FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO A
ltit
ud
e (
km
)
Concentração de ozono
Medições de ozono no Pólo Sul
8 Jul 2001 Camada de ozono normal
2 Out 2001 Camada de ozono degradada
Ozono total (unidades Dobson)
2 Out 2001 Camada de ozono degradada
Buraco de ozono na Antártida
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1920 Descoberta do 1.º CFC
Muito difundidos na refrigeração dado que são:
Estáveis
Não Tóxicos
Não Corrosivos
Não Inflamáveis
Medição do ozono estratosférico desde 1960 em mais de 30 locais
do mundo, e desde 1970 por satélite
1985 Descoberta do “buraco do ozono” por um grupo de
investigadores da British Antartic Survey
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1974 Artigo precursor de Roland e Molina prevê a degradação da
camada de ozono pelos CFC
HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS
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1981 Primeiras negociações com vista à concretização de uma
Convenção Global.
1977 32 países das Nações Unidas acordaram o “Plano Mundial de
Acção para a Protecção da Camada do Ozono”, visando dinamizar
a investigação.
Estabelece-se o Comité Coordenador para a Camada do Ozono.
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HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS
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22 de Março de 1985
Convenção de Viena para a Protecção da Camada do Ozono
Os 28 países participantes
comprometeram-se a proteger a saúde humana e o ambiente
dos danos causados pela destruição da camada do ozono,
através da adopção de medidas de controlo das actividades
humanas capazes de causar essa destruição.
A Convenção entrou em vigor em 1988 e está, actualmente, ratificada por 197 Estados
Em particular, as Partes comprometeram-se a:
cooperar em acções de investigação e na adopção de medidas
legislativas, na formulação de procedimentos e medidas;
facilitar a troca de “informação científica, técnica, socio-económica,
comercial e legal relevante”. Anexo II da Convenção
Concordou-se em conter a problema antes que os seus efeitos sejam claros e a
sua existência seja cientificamente provada - Princípio da Precaução
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CONVENÇÃO DE VIENA PARA A PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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PROTEÇÃO DA CAMADA DE OZONO
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O Protocolo de Montreal sobre Substâncias que destroem a Camada de Ozono
(protocolo à Convenção de Viena para a Protecção da Camada de Ozono) é um
instrumento do direito internacional destinado a proteger a camada de ozono através
da eliminação progressiva da produção de várias substâncias que se admite serem
responsáveis pela destruição do ozono estratosférico.
O tratado entrou em vigor em 1989, e foi objecto der sete revisões, em 1990 (Londres),