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Uma questão de química

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A química da nossa atmosfera é complexa. A atmosfera contém camadas com diferentes densidades e diferentes composições químicas. Entrevistámos o Professor David Fowler, do Centro de Ecologia e Hidrologia do Conselho de Investigação Ambiental do Reino Unido, sobre os poluentes atmosféricos e os processos químicos na nossa atmosfera que afetam a nossa saúde e o ambiente.
ImaginAIR: Cicatrizes no céu

ImaginAIR: Cicatrizes no céu  Image © Greta De Metsenaere

Todos os gases são importantes para o ambiente?

Muitos dos gases que compõem o ar não são especialmente importantes do ponto de vista químico. Alguns gases residuais, como o dióxido de carbono e o óxido nitroso, não reagem rapidamente no ar, razão por que são classificados como gases de longa duração. O principal componente do ar, o azoto, é também basicamente inerte na atmosfera. Os gases residuais de longa duração encontram-se presentes sensivelmente nas mesmas concentrações em todo o mundo. Se tomássemos uma amostra no hemisfério norte e outra no hemisfério sul, verificaríamos que não existe grande diferença na quantidade destes gases no ar.

No entanto, as concentrações de outros gases como o dióxido de enxofre, o amoníaco e os oxidantes sensíveis à luz do sol, como o ozono, são muito mais variáveis. Estes gases representam uma ameaça para o ambiente e a saúde humana e, como reagem muito rapidamente na atmosfera, não permanecem muito tempo na sua forma original. Reagem rapidamente para formar outros compostos ou são eliminados por deposição no solo, sendo qualificados como gases de curta duração. Encontram‑se, assim, presentes na proximidade dos locais onde foram emitidos ou formados por reação. Imagens de satélite de deteção remota mostram os pontos de concentração destes gases de curta duração em certas partes do planeta, geralmente situadas em zonas industrializadas.

De que modo podem estes gases de curta duração criar problemas para a qualidade do ar e do ambiente?

Muitos destes gases de curta duração são tóxicos para a saúde humana e a vegetação. São também facilmente transformados na atmosfera em outros poluentes, alguns pela ação da luz solar. A energia do sol é capaz de decompor muitos destes gases reativos de curta duração em novos compostos químicos. O dióxido de azoto é um bom exemplo. É um gás produzido sobretudo pela queima de combustível, seja a gasolina nos motores dos automóveis, seja o gás e carvão nas centrais elétricas. Quando exposto à luz do sol, o dióxido de azoto decompõe-se em dois novos compostos químicos: o óxido nítrico e aquilo que os químicos denominam de oxigénio atómico. O oxigénio atómico é simplesmente um único átomo de oxigénio. Reage com o oxigénio molecular (dois átomos de oxigénio combinados como moléculas de O2) para formar o ozono (O3), um gás tóxico para os ecossistemas e a saúde humana e um dos principais poluentes em todos os países industrializados.

Mas não é verdade que, na década de 1980, precisávamos do ozono para nos proteger da radiação excessiva do sol?

Sim, é verdade, mas o ozono presente na ozonosfera encontra-se na estratosfera a altitudes entre 10 km e 50 km acima da superfície terrestre, onde fornece proteção contra a radiação ultravioleta. No entanto, o ozono em camadas mais baixas da atmosfera - comummente designado como ozono troposférico – constitui uma ameaça para a saúde humana, as culturas e outra vegetação sensível.

O ozono é um poderoso oxidante. Penetra nas plantas através de pequenos poros que se encontram nas folhas. É absorvido pela planta e gera radicais livres - moléculas instáveis que danificam as membranas e as proteínas. As plantas possuem mecanismos sofisticados para combater os radicais livres. Contudo, se tiverem de consagrar parte da energia que absorvem da luz solar e da fotossíntese para reparar os danos causados às células pelos radicais livres, as plantas disporão de menos energia para crescer. Por isso, quando expostas ao ozono, as culturas são menos produtivas. Na Europa, na América do Norte e na Ásia, a produção agrícola é reduzida pelo ozono.

A química do ozono nos seres humanos é muito semelhante à sua química nas plantas. Porém, em vez de entrar por poros existentes na superfície da planta, o ozono é absorvido através da mucosa que reveste os pulmões, gerando radicais livres e afetando a função pulmonar. Por isso, as pessoas que correm maior risco devido à exposição ao ozono são as que apresentam dificuldades respiratórias. Se olharmos para as estatísticas, os períodos com elevados níveis de ozono apresentam um aumento da taxa de mortalidade diária entre os seres humanos.

Sendo estes gases de curta duração, uma redução drástica das emissões de dióxido de azoto não deveria conduzir a uma rápida diminuição dos níveis de ozono?

Em princípio, sim. Poderíamos reduzir as emissões e os níveis de ozono começariam a cair. Mas o ozono é formado desde uma camada muito próxima da superfície terrestre até uma altura de cerca de 10 km. Portanto, continuam a existir grandes concentrações de fundo de ozono lá em cima. Se parássemos por completo as emissões, bastaria cerca de um mês para se voltar aos níveis naturais de ozono.

No entanto, mesmo que a Europa tomasse uma decisão dessa natureza em relação às emissões, a nossa exposição ao ozono não diminuiria realmente. Parte do ozono que entra na Europa provém de emissões europeias. Porém, a Europa também está exposta ao ozono transportado a partir da China, da Índia e da América do Norte. Embora o dióxido de azoto seja um gás de curta duração, o ozono por ele criado pode durar mais e, portanto, tem tempo para ser transportado pelo vento para todo o mundo. Uma decisão unilateral da UE poderia reduzir alguns dos picos de produção de ozono na Europa, mas seria apenas um pequeno contribuo para a concentração de fundo à escala mundial, já que a Europa é apenas um interveniente entre muitos.

O ozono é um problema não só para a Europa mas também para a América do Norte, a China, a Índia e o Japão. Mesmo os países em rápido desenvolvimento como o Brasil (onde a combustão de biomassa e os veículos libertam gases precursores de ozono) têm um problema de ozono. As partes do mundo mais limpas em termos de produção de ozono são as zonas oceânicas remotas.

ImaginAIR: Air and health

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

O ozono é a única fonte de preocupação?

Os aerossóis constituem o outro grande poluente e são até mais importantes do que o ozono. Os aerossóis, neste contexto, não são o que os consumidores normalmente entendem por aerossóis, como sejam os desodorizantes ou os sprays para móveis que podemos comprar no supermercado. Para os químicos, os aerossóis são pequenas partículas dispersas na atmosfera, também conhecidas como matéria particulada (PM). Podem ser sólidas ou líquidas, e algumas delas transformam-se em gotículas na presença de ar húmido, para depois voltarem ao estado sólido quando o ar fica seco. Os aerossóis estão associados a uma maior taxa de mortalidade entre os seres humanos, e as pessoas em maior risco são as que sofrem de problemas respiratórios. As partículas em suspensão na atmosfera têm mais repercussões na saúde do que o ozono.

Muitos dos poluentes produzidos pelas atividades humanas são emitidos sob a forma de gases. Por exemplo, o enxofre é normalmente emitido sob a forma de dióxido de enxofre (SO2), enquanto o azoto é emitido sob a forma de dióxido de azoto (NO2) e/ou amoníaco (NH3). Contudo, uma vez na atmosfera, estes gases transformam-se em partículas. Este processo converte o dióxido de enxofre em partículas de sulfato do tamanho de uma fração de mícron.

Se existir suficiente amoníaco no ar, esse sulfato reage e transforma-se em sulfato de amónio. Analisando o ar na Europa há 50 anos, observaríamos que o sulfato de amónio era um componente realmente dominante, mas entretanto conseguimos reduzir consideravelmente as emissões de enxofre na Europa - em cerca de 90% desde a década de 1970.

No entanto, apesar de termos reduzido as emissões de enxofre, não chegámos sequer perto de reduzir as emissões de amoníaco. Significa isto que o amoníaco na atmosfera reage com outras substâncias. Por exemplo, o NO2 na atmosfera transforma-se em ácido nítrico e este, por sua vez, reage com o amoníaco para produzir nitrato de amónio.

O nitrato de amónio é muito volátil. Nas camadas superiores da atmosfera, o nitrato de amónio é uma partícula ou uma gotícula, mas, num dia quente e próximo da superfície, decompõe-se em ácido nítrico e amoníaco que se depositam muito rapidamente na superfície terrestre.

O que sucede quando o ácido nítrico se deposita na superfície terrestre?

O ácido nítrico fornece um acréscimo de azoto à superfície terrestre, atuando eficazmente como um fertilizante nas nossas plantas. Desta forma, está-se a fertilizar o meio natural da Europa a partir da atmosfera, do mesmo modo que os agricultores fertilizam as terras de cultivo. Ao mesmo tempo que o azoto adicional fertiliza o meio natural, levando a uma acidificação dos solos e originando uma maior emissão de óxido nitroso, também potencia o crescimento das florestas, constituindo assim tanto uma ameaça como um benefício. O maior efeito do azoto depositado no meio natural consiste no fornecimento de nutrientes aos ecossistemas naturais. Em consequência disto, as plantas que carecem de muito azoto crescem muito rapidamente e florescem, sobrepondo-se às espécies de crescimento lento. O resultado deste processo é a perda de espécies mais especializadas, que se adaptaram para florescer num ambiente com baixo teor de azoto. É já possível observar uma mudança na biodiversidade da flora em toda a Europa em consequência da fertilização do continente a partir da atmosfera.

ImaginAIR: Air and health (flower)

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

«Cada um de nós procura criar o seu próprio ambiente com as melhores condições possíveis para se sentir bem. A qualidade do ar que respiramos tem uma influência significativa nas nossas vidas e no nosso bem estar».
Cesarino Leoni, Itália

Tratámos as questões das emissões de enxofre e da camada de ozono. Por que não solucionámos o problema do amoníaco?

A maioria das emissões de amoníaco provém do setor agrícola e, em especial, da produção leiteira intensiva. A urina e o estrume dos bovinos e ovinos nos campos libertam emissões de amoníaco para a atmosfera, um gás muito reativo e que rapidamente se deposita no solo. O amoníaco forma igualmente o nitrato de amónio e contribui de forma importante para a formação de partículas na atmosfera e para a ocorrência de problemas de saúde humana conexos. A maior parte do amoníaco emitido na Europa é depositada na Europa. É necessária, por isso, uma vontade política mais forte para introduzir medidas de controlo tendentes a reduzir as emissões de amoníaco.

É interessante notar, no caso do enxofre, que a vontade política esteve sempre absolutamente presente. Penso que tal se deveu, em parte, a um sentimento de obrigação moral por parte dos grandes países emissores da Europa em relação aos países recetores líquidos da Escandinávia, onde ocorreu a grande maioria dos problemas de deposição de ácido.

Reduzir as emissões de amoníaco significaria colocar na mira o setor agrícola, e os lobbies agrícolas têm grande influência nos círculos políticos. Sucede o mesmo na América do Norte, onde as emissões de amoníaco constituem igualmente um problema importante e onde tão‑pouco se tomam medidas de controlo.

David Fowler

Professor David Fowler, do Centro de Ecologia e Hidrologia do Conselho de Investigação Ambiental do Reino Unido,

Para mais informações

Sobre a química atmosférica: ESPERE – Enciclopédia do Clima

Geographic coverage

Earth
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