PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO

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1 PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO 1. O que é a camada de ozono? 2. Historial das acções e medidas desenvolvidas 3. Instrumentos Legais Vigentes 4. Acções Futuras 1

2 O QUE É A CAMADA DE OZONO? A Camada de Ozono (O 3 ) é uma camada na atmosfera que absorve a maior parte da radiação UV do sol. 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. Raios X Raios ultravioleta Visível InfraV Comprimento de onda (μm) FORMAÇÃO DO OZONO O ozono (O 3 ) 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 O 2 activada por acção dosda radiação ultravioleta UV... O 2 UV O O O O 2 O 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

3 O QUE É A CAMADA DE OZONO? 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 % 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 UNIDADE DOBSON Área da base do prisma 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

4 OBSERVAÇÃO DA CAMADA DE OZONO BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV Toda a radiação UVC (com comprimentos de onda na banda de nm) é bloqueada na atmosfera pelo oxigénio (O 2 ), na banda de nm, ou pelo ozono (O 3 ), na banda de 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 (O 2 ) reagir com outra molécula de oxigénio (O 2 ). A camada de ozono também bloqueia a maior parte, mas não a totalidade, das radiações UV-B, da banda de nm, que produz as queimaduras solares. A radiação UV mais próxima da luz visível, UV-A, da banda de 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

5 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 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. 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. Antes Radiação UV Depois As mutações nas moléculas de ADN provocadas pela radiação UV-B induzem o cancro da pele, provocando o desenvolvimento de lesões da pele

6 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 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)

7 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 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

8 Intensidade da acção sobre o DNA 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 BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV Radiação solar Topo da atmosfera Superfície Intensidade da acção sobre o DNA Comprimento de onda (nm) 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

9 BLOQUEAMENTO DA RADIAÇÃO UV Mesosfera Estratosfera Camada de ozono Troposfera 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 x O Existe um equilíbrio entre as reacções de formação e destruição do O 3. 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. 3 xo O O O xo O 3 x O 2 O

10 Altitude (km) 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. Fonte: Brewer-Dobson circulation CIRCULAÇÃO NA 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 Tropopausa Pressão (hpa) Latitude Densidade de ozono (DU/km)

11 DESTRUIÇÃO DO OZONO NA ESTRATOSFERA A radiação UV atinge uma molécula de CFC, por exemplo CFCl 3, quebrando-a num átomo de Cl e numa molécula de CFCl 2 Uma vez livre, o átomo de cloro pode atacar uma nova molécula de ozono e recomeçar o ciclo Um átomo de cloro ataca uma molécula de ozono (O 3 ). Arrancando um átomo de oxigénio, deixando livre uma molécula de oxigénio (O 2 ). O átomo de oxigénio livre liga-se ao átomo de oxigénio de ClO e forma uma molécula de oxigénio (O 2 ) Os átomos de cloro e oxigénio ligam-se e formam uma molécula de monóxido de cloro (ClO) FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO O Buraco do Ozono... Consiste na diminuição brusca dos níveis de O 3 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 Cl 2 O 2. Quando volta a Primavera a radiação UV quebra estas moléculas libertando o Cl que reage com o O 3 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!!

12 Altitude (km) Políticas de Ambiente FORMAÇÃO DO BURACO DE OZONO Medições de ozono no Pólo Sul Buraco de ozono na Antártida 8 Jul 2001 Camada de ozono normal 2 Out 2001 Camada de ozono degradada 2 Out 2001 Camada de ozono degradada Ozono total (unidades Dobson) Concentração de ozono HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS 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 1974 Artigo precursor de Roland e Molina prevê a degradação da camada de ozono pelos CFC 1985 Descoberta do buraco do ozono por um grupo de investigadores da British Antartic Survey

13 HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS 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 Primeiras negociações com vista à concretização de uma Convenção Global de Março de 1985 CONVENÇÃO DE VIENA PARA A PROTECÇÃO DA CAMADA DE OZONO 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

14 PROTOCOLO DE MONTREAL SOBRE AS SUBSTÂNCIAS QUE DESTROEM A CAMADA DE OZONO 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), 1991 (Nairobi), 1992 (Copenhaga), 1993 (Bangkok), 1995 (Viena), 1997 (Montreal) e 1999 (Pequim). Admite-se que, se o acordo internacional for respeitado, a camada do ozono deverá recuperar em O Protocolo está, actualmente, ratificado por 197 Estados O Protocolo refere-se a vários grupos de hidrocarbonetos halogenados que contribuem para a destruição do ozono estratosférico. Todas estas substâncias contêm cloro ou bromo (as substâncias que contêm apenas flúor não afectam a camada de ozono). Para cada grupo, o Protocolo prevê que a produção dessas substâncias deve ser terminada em determinados prazos e eliminada HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS Sumário das medidas adotadas no Protocolo de Montreal Substâncias que degradam a Camada de Ozono Países desenvolvidos Países em desenvolvimento Usos Clorofluorocarbonetos (CFCs) Eliminado no fim de 1995 Eliminado totalmente em 2010 Solventes orgânicos, agentes refrigerantes e propelentes em extintores de incêndio e aerossóis. Halons (hidrocarbonetos Eliminado no fim de 1993 Eliminado totalmente em 2010 Extinção de incêndios halogenados) Tetracloreto de carbono Eliminado no fim de 1995 Eliminado totalmente em 2010 Extinção de incêndios e agente refrigerante Metil clorofórmio (Tricloroetano) Eliminado no fim de 1995 A eliminar totalmente em 2015 Solvente Hidroclorofluorocarbonetos Aumento de produção congelado A partir de 2016 manter no Agentes refrigerantes, extinção de (HCFCs) a partir de 1996 Redução de 35% em 2004 Redução de 65% em 2010 Redução de 90% em 2015 Eliminado totalmente em 2020 nível de 2015 A eliminar totalmente em 2040 incêndios, solventes Hidrobromofluorcarbonetos (HBFCs) Brometo de metilo Eliminado no fim de 1995 Eliminado no fim de 1995 Solventes, agentes refrigerantes e propelentes em extintores de incêndio. Em 1995 manter no nível de 1991 Redução de 25% em 1999 Redução de 50% em 2001 Redução de 70% em 2000 Eliminado totalmente em 2005 Em 2002 limitar no nível Pesticida ( inseticida e nematicida médio do período de com efeito fungicida, acaricida, redução de 20% em 2005 rodenticida, herbicida) A eliminar totalmente em

15 HISTORIAL DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS EFICÁCIA DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS Prevê-se que: Com o Protocolo, em 2050 a camada do ozono recupere para os níveis de Sem o Protocolo, em 2050 a camada do ozono estivesse reduzida a metade no hemisfério norte e a 70% no hemisfério sul; a concentração de ODS na atmosfera fosse, no mínimo, de 17ppb;

16 Coluna total de ozono (DU) Coluna total de ozono (DU) Políticas de Ambiente EFICÁCIA DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS Prevê-se (continuação)... um aumento em cerca de 20 milhões de casos de cancro e mais de 130 milhões de casos de cataratas, até EFICÁCIA DAS ACÇÕES E DAS MEDIDAS Densidade anual média de ozono Zona Inter-tropical Hemisfério Norte Latitudes médias Hemisfério Sul Latitudes médias Densidade de ozono no Ártico Março Densidade de ozono na Antártida Outubro Evolução da densidade de ozono na atmosfera em relação aos valores de 1980, de acordo com vários modelos de previsão. As linhas a traço interrompido representam os níveis de confiança de 95% das previsões. Os traços verticais indicam a data da reposição dos níveis registados em

17 ACÇÕES FUTURAS Prioridade implementar o protocolo de Montreal nos países em desenvolvimento e com economia em transição; combate ao comércio ilegal de substâncias que degradam a camada do ozono. investigação de novas alternativas economicamente viáveis