Smog Fotoquímico: Formação, Ingredientes e Impactos

O que é Smog Fotoquímico?

É o termo utilizado para designar a concentração de ozônio em baixas atmosferas (troposfera), decorrente da reação entre diferentes poluentes emitidos antropogenicamente. O processo de formação do smog compreende inúmeros compostos e reações induzidas pela presença de luz solar.

Principais Ingredientes para a Formação do Smog

Os principais ingredientes são:

• Compostos Orgânicos Voláteis (COV)
• Óxidos de Nitrogênio (NOx)
• Luz Solar

Ambos (COV e NOx) são originados principalmente a partir da combustão incompleta dos combustíveis fósseis.

Compostos Orgânicos Voláteis (COV)

Os COV incluem a maioria dos solventes, lubrificantes e combustíveis em geral, sendo emitidos por indústrias químicas e petroquímicas (fontes fixas) e por veículos automotores (fontes móveis). Os COVs mais reativos são dotados de duplas ligações C=C, dada a sua capacidade de reagir com os radicais livres.

Óxidos de Nitrogênio (NOx)

Os gases NO₂ e NO, designados NOx, alcançam a atmosfera a partir de processos naturais (biológicos) e, principalmente, de emissões antropogênicas. Praticamente todas as emissões antropogênicas são provenientes da queima de combustíveis fósseis, tanto de fontes fixas (indústrias) quanto de fontes móveis (veicular).

Reação de formação primária: N₂ + O₂ → 2NO

Reações e Produtos do Smog Fotoquímico

Os COVs e os NOx reagem na atmosfera quando ativados pela radiação solar, formando os oxidantes fotoquímicos ou foto-oxidantes.

Reações Principais:

• Formação de Oxidantes: COV + NO + O₂ + Luz Solar → O₃ + HNO₃ + Compostos Orgânicos
• Formação de Ácido Nítrico (Estratrosfera): HO + NO₂ → HNO₃

Eliminação de NOx

O principal processo para a eliminação de NOx leva à conversão dos óxidos em HNO₃ (Ácido Nítrico), que é subsequentemente eliminado na forma de nitratos na chuva ou em partículas.

Fatores que Influenciam a Velocidade de Formação

A velocidade de formação de oxidantes fotoquímicos depende de fatores como:

• Concentração de COV e NOx
• Temperatura elevada
• Intensa radiação solar

O acúmulo de ozônio na troposfera pode ocorrer quando outros compostos consomem NO ou favorecem o acúmulo de NO₂. A presença de peróxidos, por exemplo, favorece o acúmulo de NO₂.

Ozônio e Peroxiacetilnitrato (PAN)

O Ozônio (O₃) e o Peroxiacetilnitrato (PAN) são os produtos principais das reações fotoquímicas que envolvem poluentes primários e são os compostos principais do smog urbano.

O Peroxiacetilnitrato (PAN)

O PAN é o mais conhecido de uma série homóloga. Estes nitratos de peroxila (obtidos substituindo-se o radical R por CH₃, C₂H₅, C₆H₅, etc.) são lacrimogênios, irritantes e perigosos para a saúde humana.

Substâncias que Destroem a Camada de Ozônio (ODS)

As substâncias que contribuem para a destruição da camada de ozônio incluem:

• Tetracloreto de Carbono (CCl₄)
• Clorofluorcarbonetos (CFCs)
• Metilclorofórmio

Impactos da Radiação UV Aumentada

O aumento da incidência de radiação ultravioleta (UV) eleva a taxa de mutações nos seres vivos, atingindo especialmente o fitoplâncton (a fina camada vegetal sobre o oceano, responsável pela vida marinha).

Para a espécie humana, o aumento da radiação UV provoca o aumento de casos de câncer de pele e de cataratas.

O Papel do Ozônio na Atmosfera

Teoria do Óxido de Nitrogênio

A teoria do óxido de nitrogênio refere-se ao aumento de NOx produzido pelo efeito fotoquímico. A presença excessiva de NOx é responsável pela destruição excessiva de ozônio.

Ozônio Estratosférico vs. Troposférico

Na ausência da camada de ozônio, não haveria estratosfera, o que provocaria grandes mudanças na distribuição térmica e na circulação da atmosfera. Na troposfera, a ausência ou diminuição de ozônio provocaria impactos consideráveis sobre toda a química atmosférica.

O ozônio é uma das moléculas mais reativas que participa na produção do radical mais ativo e o oxidante mais poderoso da troposfera: o radical OH. A diminuição do ozônio resultaria em um possível aumento nas concentrações de CH₄ (Metano) e CO (Monóxido de Carbono), o que seria indesejável.

Compostos de Enxofre (S) na Atmosfera

A maioria dos compostos sulfurados entra na atmosfera pela atividade humana, como a queima de combustíveis fósseis (carvão) e demais atividades industriais.

• O (CH₃)₂S provém dos oceanos e da degradação biológica da Matéria Orgânica (MO).
• O H₂S provém da degradação da MO e da atividade vulcânica, sendo facilmente convertido a SO₂: H₂S + 3/2 O₂ → SO₂ + H₂O

O Dióxido de Enxofre (SO₂) é convertido a sulfato através de dois tipos de oxidação: catalítica e fotoquímica. Na oxidação fotoquímica, o SO₂ é oxidado a SO₃ na presença de raios UV:

SO₂ + O₂ + hν → SO₃ + O