Poluição fotoquímica: características, causas e efeitos

O nevoeiro fotoquímico é um nevoeiro denso que é formado devido a reacções químicas de gases provenientes dos motores de combustão dos automóveis. Essas reações são mediadas pela luz solar e ocorrem na troposfera, camada da atmosfera que se estende de 0 a 10 km acima do solo.

A palavra smog deriva da contração de duas palavras do idioma inglês: ” fog”, que significa neblina ou neblina, e ” fumaça”, que significa fumaça. Seu uso começou na década de 1950 para designar uma névoa que cobria a cidade de Londres.

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Figura 1. Poluição fotoquímica na cidade de Salt Lake City, EUA. Fonte: Eltiempo10 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

O smog se manifesta como uma névoa amarelada-acastanhada-acinzentada, causada por pequenas gotas de água dispersas na atmosfera, que contêm os produtos químicos das reações que ocorrem entre os poluentes do ar.

Esse nevoeiro é muito comum nas grandes cidades devido à alta concentração de carros e ao tráfego veicular mais intenso, mas também se espalhou por áreas intocadas, como o Grand Canyon, no estado do Arizona, EUA.

Muitas vezes, a poluição atmosférica tem um odor característico e desagradável, devido à presença de alguns componentes químicos gasosos típicos. Os produtos intermediários e os compostos finais das reações que causam poluição atmosférica afetam seriamente a saúde humana, animais, plantas e alguns materiais.

Caracteristicas

Algumas reações que ocorrem na troposfera

Uma das características distintivas da atmosfera do planeta Terra é sua capacidade oxidante, devido à grande quantidade relativa de oxigênio molecular diatômico (O 2 ) que ele contém (aproximadamente 21% de sua composição).

Por fim, praticamente todos os gases emitidos para a atmosfera são completamente oxidados no ar, e os produtos finais dessas oxidações são depositados na superfície da Terra. Esses processos de oxidação são de vital importância para limpar e descontaminar no ar.

Os mecanismos de reações químicas que ocorrem entre os poluentes do ar são muito complexos. Abaixo está uma apresentação simplificada deles:

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Poluentes atmosféricos primários e secundários

Os gases emitidos pela combustão de combustíveis fósseis em motores de automóveis contêm principalmente óxido nítrico (NO), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2 ) e compostos orgânicos voláteis (COV).

Esses compostos são chamados poluentes primários, pois, por meio de reações químicas mediadas pela luz (reações fotoquímicas), produzem uma série de produtos chamados poluentes secundários.

Basicamente, os poluentes secundários mais importantes são o dióxido de nitrogênio (NO 2 ) e o ozônio (O 3 ), que são os gases que mais influenciam a formação de poluição atmosférica.

Formação de ozônio na troposfera

Nos motores de automóveis, o óxido nítrico (NO) é produzido através da reação entre oxigênio e nitrogênio do ar em altas temperaturas:

N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), onde (g) significa em estado gasoso.

O óxido nítrico, uma vez liberado na atmosfera, é oxidado em dióxido de nitrogênio (NO 2 ):

2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)

O NO 2 experimenta decomposição fotoquímica mediada pela luz solar:

NO 2 (g) + hγ (luz) → NO (g) + O (g)

O oxigênio em uma forma atômica é uma espécie extremamente reativa que pode iniciar muitas reações, como a formação de ozônio (O 3 ):

O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)

O ozônio na estratosfera (camada da atmosfera entre 10 km e 50 km acima da superfície da Terra) funciona como um componente protetor da vida na Terra, pois absorve a radiação ultravioleta de alta energia que vem do sol; mas na troposfera terrestre o ozônio tem efeitos muito prejudiciais.

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Figura 2. Smog em Nova York. Fonte: Wikipedia Commons

Causas da poluição fotoquímica

Outras vias para a formação de ozônio na troposfera são as complexas reações envolvendo óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e oxigênio.

Um dos compostos químicos gerados nessas reações é o nitrato de peroxiacetil (PAN), que é um potente agente lacrimal que também causa dificuldade em respirar.

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Os compostos orgânicos voláteis vêm não apenas de hidrocarbonetos que não são queimados nos motores de combustão interna, mas de várias fontes, como a evaporação de solventes e combustíveis, entre outras.

Esses COVs também sofrem reações fotoquímicas complexas que são uma fonte de ozônio, ácido nítrico (HNO 3 ) e compostos orgânicos parcialmente oxidados.

VOC + NO + O 2 + luz solar → mistura Complexo: HNO 3 O 3 e vários compostos orgânicos

Todos esses compostos orgânicos, produtos de oxidação (álcoois e ácidos carboxílicos), também são voláteis e seus vapores podem condensar em gotas líquidas mínimas que são distribuídas no ar na forma de aerossóis, que dispersam a luz solar, reduzindo a visibilidade. Dessa maneira, existe um tipo de véu ou neblina na troposfera.

Efeitos de poluição atmosférica

As partículas de fuligem ou carbono do produto de combustão, anidrido sulfúrico (SO 2 ) e poluente secundário – ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) – também interferem na produção de poluição atmosférica.

O ozônio na troposfera reage com as ligações duplas C = C dos tecidos pulmonares, vegetais e animais, causando graves danos. Além disso, o ozônio pode causar danos a materiais como pneus de carros, causando rachaduras pelos mesmos motivos.

A poluição fotoquímica é uma causa de graves problemas respiratórios, ataques de tosse, irritação nasal e da garganta, respiração mais curta, dor no peito, rinite, irritação ocular, disfunção pulmonar, diminuição da resistência a doenças respiratórias infecciosas, envelhecimento prematuro da tecidos pulmonares, bronquite grave, insuficiência cardíaca e óbitos.

Em cidades como Nova York, Londres, Cidade do México, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varsóvia, Praga, Stuttgart, Pequim, Xangai, Seul, Bangcoc, Bombaim, Calcutá, Deli, Yacarta, Cairo, Manila, Karachi, denominadas megacidades , os episódios críticos do pico fotoquímico da poluição atmosférica causaram alarme e medidas especiais de restrição à circulação.

Alguns pesquisadores relataram que a poluição causada pelo dióxido de enxofre (SO 2 ) e sulfatos causa uma diminuição na resistência ao câncer de mama e cólon, em populações que habitam as latitudes do norte.

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O mecanismo sugerido para explicar esses fatos é que a poluição atmosférica, dispersando a luz solar incidente na troposfera, causa uma diminuição da radiação ultravioleta disponível do tipo B (UV-B), necessária para a síntese bioquímica da vitamina D . A vitamina D funciona como um agente protetor para ambos os tipos de câncer.

Dessa forma, podemos ver que um excesso de radiação ultravioleta de alta energia é muito prejudicial à saúde, mas também o déficit de radiação do tipo UV-B tem efeitos prejudiciais.

Referências

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