Grupo 03

Natalia Ballaminut Cibele Luccas

Fernando Freire Denis Garcia

Introdução

Os principais componentes da atmosfera são: onitrogêniodiatômico( 𝑁↓2 )(78%),ooxigêniodiatômico( 𝑂↓2 )(21%),oargônio(𝐴𝑟)(1%)eogáscarbônico( 𝐶𝑂↓2 )(cercade0,04%). Essa mistura de gases aparenta ser não reaEva nabaixa atmosfera, mesmo em temperaturas e intensidadessolares muito além daquelas encontradas na superJcie daTerra, mas o fato é que muitas reações ambientalmenteimportantesocorremnoar, independentedeestar limpooupoluído.

Reações Fotoquímicas e Faixas de Absorção • Ooxigêniodiatômicoabsorveradiação𝑈𝑉(𝜆entre50e400nm)especialmentenafaixade70a250nm.

• Naestratosfera,moléculasde 𝑂↓2  e 𝑁↓2  filtramaradiaçãosolarcomcomprimentodeondamenorque220nm.

• Oozônio ( 𝑂↓3  ),filtraa radiaçãona faixade220a320nm(compicodeabsorçãoentre250-260nm)napartebaixadaatmosfera.

Fotoexcitação • 𝐴+ℎ𝜈⟶ 𝐴↑∗ • Dissociação: 𝐴↑∗ → 𝐵1 + 𝐵2 + …• ReaçãoDireta:𝐴↑∗ +𝐵→ 𝐶1 +𝐶2 + …•  Fluorescência:𝐴↑∗ →𝐴 + ℎ𝜈• DesaEvaçãoporCessão: 𝐴↑∗ + 𝑀→ 𝐴 + 𝑀•  Ionização: 𝐴↑∗ → 𝐴↑+ + 𝑒↑− 

Produção de O3 na Atmosfera – Ciclo de Chapman

FormaçãoProcessonãocatalí1co•  𝑂↓2  + ℎ𝜈 → 𝑂 + 𝑂 • 𝑂 + 𝑂↓2  +𝑀 → 𝑂↓3  + 𝑀 Estareaçãoconsomeradiaçãocom𝜆<242 𝑛𝑚.Destruição•  𝑂↓3  + ℎ𝜈 → 𝑂↓2  + 𝑂 •  𝑂↓3  + 𝑂 → 𝑂↓2  + 𝑂↓2  Estareaçãoconsomeradiaçãocom𝜆<320 𝑛𝑚.

Forma geral do ciclo catalítico da destruição da camada de ozônio:

•  𝑋 + 𝑂↓3  → 𝑋𝑂 + 𝑂↓2 •  𝑋𝑂 + 𝑂 → 𝑋 + 𝑂↓2 

Oscomponentesquetêmsidoobservadosnopapelde𝑋,são:𝐻,𝑂𝐻,𝑁𝑂,𝐶𝑙e𝐵𝑟.

Reações com Radicais

Reação com CFC ü Naestratosfera,osCFCsencontramfótonscomenergiasuficienteparadissociá-los(𝜆<185a210nm):

• CFC11:𝐶𝐹𝐶𝑙↓3  + ℎ𝜈→ 𝐶𝐹𝐶𝑙↓2  + 𝐶𝑙• CFC12:𝐶𝐹↓2 𝐶𝑙↓2  + ℎ𝜈→𝐶𝐹↓2 𝐶𝑙 + 𝐶𝑙

ü Ereagemcomacamadadeozônio:•  𝐶𝑙 + 𝑂↓3  →𝐶𝑙𝑂 + 𝑂↓2 •  𝐶𝑙𝑂 + 𝑂 →𝐶𝑙 + 𝑂↓2 

Buraco da Camada de Ozônio • 𝐶𝑙𝑂𝑁𝑂↓2  +(𝑙𝑢𝑧 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟)→ 𝐶𝑙𝑂 + 𝑁𝑂↓2 • 𝐻𝑂𝐶𝑙 + (𝑙𝑢𝑧 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟) → 𝑂𝐻 + 𝐶𝑙 • 𝐶𝑙 + 𝑂↓3  → 𝐶𝑙𝑂 + 𝑂↓2  • 𝑂𝐻 + 𝑂↓3  → 𝐻𝑂𝑂 + 𝑂↓2 

• 𝐶𝑙𝑂 + 𝐻𝑂𝑂 → 𝐻𝑂𝐶𝑙 + 𝑂↓2 

Destruição da Camada de Ozônio

Ciclocatalí1codedestruiçãodoozônio–interaçãocomo𝑵𝑶:

• 𝑁𝑂 + 𝑂↓3  → 𝑁𝑂↓2 + 𝑂↓2  • 𝑁𝑂↓2  + 𝑂 → 𝑁𝑂 + 𝑂↓2 Reaçãototal:•  𝑂↓3  + 𝑂 → 2𝑂↓2 

Apar1rderadicaisde𝑶𝑯naaltaestratosfera(>𝟒𝟓𝒌𝒎):

Produçãodo𝑂𝐻:•  𝑂↑∗  + 𝐻↓2 𝑂→ 2•𝑂𝐻•  𝑂↑∗  + 𝐶𝐻↓4  →•𝑂𝐻+ 𝐶𝐻↓3  Reação com o ozônio: •  •𝑂𝐻 + 𝑂↓3 → 𝐻𝑂𝑂•+ 𝑂↓2 • 𝐻𝑂𝑂• + 𝑂 →•𝑂𝐻+ 𝑂↓2 Reaçãototal:•  𝑂↓3 + 𝑂 → 2𝑂↓2 

Produção de Ozônio na Troposfera O 𝑁𝑂↓2 éabaseparasuaformaçãonatroposfera,segundoasreações:• 𝑁𝑂↓2  + ℎ𝜈 → 𝑁𝑂 + 𝑂 • 𝑂 + 𝑂↓2 +𝑀 → 𝑂↓3 + 𝑀 Eumcaminhopossívelparaadestruiçãoé:•  𝑂↓3 + 𝑁𝑂 → 𝑁𝑂↓2  + 𝑂↓2  Aprimeiraocorrepara𝜆<424 𝑛𝑚e,portanto,nãodependedo𝑈𝑉filtradopelacamadade𝑂↓3 .Maso 𝑂↓3 podesofrerfotodissociação:•  𝑂↓3 + ℎ𝜈 →𝑂↓2  + 𝑂(1𝐷) •  𝐻↓2 𝑂 + 𝑂(1𝐷) → 2𝑂𝐻

Oxidação típica de compostos orgânicos: RH+OH•→R•+H2OR•+O2→RORO2•+NO2+M→RO2NO2+M

Formaçãodoácidosulfúricoatmosférico:2SO2+O2→2SO3SO3+H2O→H2SO4

Outrocaminho:SO2+OH•→HOSO2•HOSO2•+O2→HO2•+SO3

AparErdaí:SO3+H2O→H2SO4

Hidroxila e Peroxiacetilnitrato (PAN)

Quebradahidroxila:HO2•+NO→NO2+OH•NO2+OH•→HNO3

QuandoRéCH3CHO(acetoaldeído),temosaformaçãodoPAN[CH3CH(O)O2NO2]

PANéumdosprincipaiscomponentesdosmogurbano.

Principais reações fotoquímicas na atmosfera

OHOHhOH +→+ υ22

ONOhNO +→+ υ2

22

21

3

ONO

ONOhNO

+⎯→⎯

+⎯→⎯+ υ

ONhON +→+ 22 υ

3252 NONOhON +→+ υ

2NOOHhHONO +→+ υ

HONOO

NOOHhHNO

+⎯→⎯

+⎯→⎯+2

21

3 υ

COHHCOHhHCHO+⎯→⎯

+⎯→⎯+

22

1υ

produtoshOOHCH →+ υ3

ClClhCL +→+ υ2

190 𝑛𝑚<𝜆<350 𝑛𝑚

200 𝑛𝑚<𝜆<442 𝑛𝑚 (30 𝑘𝑚)

600 𝑛𝑚<𝜆<670 𝑛𝑚

173 𝑛𝑚<𝜆<240 𝑛𝑚 �(194 𝐾<𝑇<200 𝐾)

200 𝑛𝑚<𝜆<280 𝑛𝑚

310 𝑛𝑚<𝜆<396 𝑛𝑚

190 𝑛𝑚<𝜆<350 𝑛𝑚

301 𝑛𝑚<𝜆<356 𝑛𝑚

210 𝑛𝑚<𝜆<360 𝑛𝑚

260 𝑛𝑚<𝜆<470 𝑛𝑚

Chuvas ácidas ü Todachuvaéácida(emgeral:𝑝𝐻~5,6);ü Apoluiçãodoaraumentaaacidezdaschuvas(comdestaqueparaosóxidosdenitrogênio(𝑁𝑂↓𝑥 ),o𝐶𝑂↓2 eo𝑆𝑂↓2 );

Consequênciasü Corrosãodeestruturasmetálicasemonumentos;ü Alteraçãodo𝑝𝐻delagos;ü Mortedaflora;ü Amarelecimentodasfolhasoudiminuiçãodafolhagememplantas.

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Reações com o SO2 atmosférico

• 𝑆𝑂↓2  +ℎ𝑣+ 𝑂↓2  → 𝑆𝑂↓3  + 𝑂 (𝜆entre340e400 𝑛𝑚).Combinaçãodovapordeáguacomoácido:•  𝑆𝑂↓3 ↓(𝑔) + 𝐻↓2 𝑂↓(𝑣𝑎𝑝) →𝐻↓2 𝑆𝑂↓4(𝑔)  •  𝐻↓2 𝑆𝑂↓4(𝑔)  + 𝐻↓2 𝑂↓(𝑣𝑎𝑝) → 𝐻↓2 𝑆𝑂↓4(𝑎𝑞) 

Outras reações fotoquímicas importantes Fontedeáguanaestratosfera:• 𝐶𝐻↓4  + 2𝑂↓2  + ℎ𝜈 → 𝐶𝑂↓2  + 2𝐻↓2 𝑂 Decomposiçãodaáguaemradicallivre:•  𝐻↓2 𝑂 + ℎ𝜈 → 𝐻𝑂•+ 𝐻 Únicareaçãoquímicado𝐶𝑂↓2 naatmosferaeafotodissociação:• 𝐶𝑂↓2  + ℎ𝜈 → 𝐶𝑂 + 𝑂

Radiação Ultravioleta • Radiaçãocom100 𝑛𝑚<𝜆<400 nm;• Podeserdivididaem:

• Responsávelporcercade90%doscasosdecâncerdepele;•  Importantepapelbiológico:UVBatuanasíntesedevitaminaDpelapele.• Acamadadeozônioretémde95a99%daradiaçãoUVquechegaàTerra.

λ(nm) Tipo

315≤𝜆< 400 UVA

280≤𝜆<315 UVB

100≤𝜆<280 UVC

Fig.5

Espectro de absorção de radiação pelo DNA

Fig.6

Fig.7 Fig.8

Melanina

Fig.9

Interação da melanina com UVB e com a luz visível

Fig.10

Raios UV e o DNA

(A)

(B)

Raios UV e o DNA • Amutaçõesmuitasvezessãoreparadasporprocessosbiológicos;

• Quandonãoreparadas,podemdesencadearefeitosestocásEcosoureaçõesteciduais;

• AsmutaçõesdescritasseencaixamemprocessosestocásEcos.

Síntese de “Vitamina” D e raios UV

Relação entre Tempo de Exposição e Latitude

Metabolismo da Vitamina D “pele”

7-dehydrocholesterol(7-DHC)->previtaminD3->VitaminD->transportadaparacirculação

->estocadaeliberadaporcélulasdegordura->proteínastransportamparaoJgadoondeésinteEzada

emvitaminD-25-hydroxylase(25-OHase)->25-hydroxyvitaminD[25(OH)D]->25-hydroxyvitaminD-la-hydroxylase(1-OHase)->1,25-dihydroxyvitaminD[1,25(OH)2D]

UV

(calor)

(Rins) Formaa1va

Dentre as funções da forma aEva da Vitamina D está aesEmulaçãodebombasdeCálcioparasuaabsorçãopelointesEno.

Deficiência de Vitamina D • Deficiênciaem1,25(OH)2Destárelacionadaaoaumentodoriscodedesenvolverdoençasauto-imunes:esclerose,múlEpla,artritereumatoideeDoençadeChron.

•  1,25(OH)2Dajudanaproduçãodeinsulina,tendoumimportantepapelnaDiabetesMeliwusEpoII.

Referências [1]Fotoquímicanaatmosfera–AlexandreSanEago,RosianeGomes–UniversidadeFederaldoEspíritoSanto.[2]QuímicadaAtmosfera:ConsEtuintesnaturais,poluentesesuasreações–WaldirN.Schirmer,HenriqueM.Lisboa–UniversidadeEstadualdoCentro-oeste,UniversidadeFederaldeSantaCatarina-2008.[3]NotassobrePoluiçãodoAr–III–Prof.AméricoSansigoloKerr(IF-USP).Disponíveisem:hwp://www.fap.if.usp.br/~hbarbosa/index.php/Teaching/FisPoluicaoAr2016–acessadoem03/11/2016.[4]QuímicaAtmosférica:aquímicasobrenossascabeças–AntonioA.Mozeto.

[5]NotasdeaulasobreFísicadaPoluiçãodoArdoprofessorHenriqueLisboa(LCQAr-UFSC)–Capítulo5(2007).Disponíveisem:hwp://www.fap.if.usp.br/~hbarbosa/index.php/Teaching/FisPoluicaoAr2016–acessadoem03/11/2016.[6]hwp://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ar_ozonio.html.[7]Lightandcells:benefitsandpi�alls–PalestradoProf.MaurícioS.BapEsta(IQ-USP).Disponívelem:hwp://www.fap.if.usp.br/~hbarbosa/index.php/Teaching/FisPoluicaoAr2016–acessadoem03/11/2016.[8]Pa�sonD.I.,DaviesM.J.AcEonsofultravioletlightoncellularstrutures.ResearchGate(2006).[9]HolickM.F.Sunlight,UV-radiaEon,VitaminD,andSkinCancer.AdvancesinExperimentalMedicineandBiology.Vol.624(2007).

Créditos das imagens Fig.1–ReEradade:hwp://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/chuvas-acidas.htm–acessadoem03/11/2016.Fig.2–ReEradade:hwp://brasilescola.uol.com.br/geografia/chuvaacida.htm–acessadoem03/11/2016.Fig.3–ReEradade:hwp://trabalhomeioambientebiologia.blogspot.com.br/2010_11_07_archive.html–acessadoem03/11/2016.Fig.4–ReEradade:hwp://www.colegioprovecto.com.br/v02/single.php?id=1476–acessadoem03/11/2016.Fig.5–ReEradade:hwp://www.iq.usp.br/schreier/mauriciobapEstapalestra.pdf–acessadoem03/11/2016.Fig.6–ReEradade:hwp://www.iq.usp.br/schreier/mauriciobapEstapalestra.pdf–acessadoem03/11/2016.

Fig.7–ReEradade:hwp://www.94fmdourados.com.br/noEcias/mundo/homem-toma-sol-demais-e-fica-com-queimadura-de-penis-nas-costas–acessadoem03/11/2016.Fig.8–ReEradade:hwp://entretenimento.r7.com/humor/fotos/nao-encosta-eles-tomaram-sol-demais-e-ficaram-ridiculos-06052014?foto=2&_escaped_fragment_=/foto/2–acessadoem03/11/2016.Fig.9–ReEradade:hwp://www.iq.usp.br/schreier/mauriciobapEstapalestra.pdf–acessadoem03/11/2016.Fig.10–ReEradade:hwp://www.iq.usp.br/schreier/mauriciobapEstapalestra.pdf–acessadoem03/11/2016.