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V. Franz Suxo M.
Universidade de São Paulo
Introdução à Física Atmosférica07/mai/2018
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
da ATMOSFERA
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INTRODUÇÃO
98-99% dos organismos são constituído por:Carbono (C)
Hidrogênio (HNitrogênio (N)Oxigênio (O)
1-2% restante:Sódio (Na) Cálcio (Ca)Potássio (K) Fósforo (P)Magnésio (Mg) Enxofre(S)Cloro (Cl) _________________
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INTRODUÇÃO
Elementos essenciais aos seres vivos
Nutrientes
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INTRODUÇÃO
Absorção pelos
organismos
Retorno do elemento ao
ambiente
Elemento disponível para
outro organismo
Essa “ciclagem” dos elementos, envolvendo os organismos e o ambiente, ocorre através de
CICLOS BIOGEOQUÍMICOSBio = organismos vivos e geo = Terra
Todos esses elementos (nutrientes) são absorvidos pelos organismos, voltam ao ambiente e se tornam novamente
disponíveis para outros organismos.
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Um ciclo biogeoquímico é o percurso realizado, noambiente, por um determinado elemento químico que éessencial à vida. Desta forma, esses ciclos promovem acirculação de tais elementos na biosfera em caminhoscaracterísticos.
ELEMENTO
NO
AMBIENTE
ORGANISMO
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Os ciclos biogeoquímicos se classificam emtrês grupos básicos:
1) Tipos gasosos – Reservatório situado na atmosferaou hidrosfera. Ex. Nitrogênio, Oxigênio
2) Tipos sedimentares – Reservatório localizado nacrosta terrestre. Ex. fósforo, cálcio e enxofre
3) Tipos mistos – Possuem ambos os compartimentos.Ex. água, carbono e enxofre.
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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
-ESTOQUE RESERVATÓRIO: componente grande,de movimento lento e, em geral não biológico.G
-ESTOQUE LÁBIL OU DE CICLAGEM: uma porçãomenor, porém mais ativa, que faz as trocasrapidamente entre os organismos e seusambientes.
RochasEstoque
Reservatório
SolosEstoque
Lábil
Intemperismo
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ENXOFRE
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❖ S é um elemento essencial para vida no planeta
❖ S é nutriente-chave (reduzido) para manutenção da vida __(ex.: integridade estrutural de proteínas)
4❖ S no estado oxidado (SO 2-) é o 2do. ânion mais abundante__ nos rios e oceanos
❖ Principal agente causador de acidez em água de chuva
❖ Forma substâncias insolúveis com metais (FeS2) em solos, __sedimentos e minerais
❖ O ciclo do S é o mais intensamente perturbado pelo homem
CARACTERÍSTICAS
do ENXOFRE (S)
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Água do mar: 1280 x 1018 g S(~11%)
Rochas: 7800 x 1018 g S (68%)
Sedimentos: 2375 x 1018 g S (~21%)
Atmosfera: 512 x 1012 g S
(0,000004%)
RESERVATÓRIOS de ENXOFRE
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RESERVATÓRIOS GLOBAIS de
ENXOFRE
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CICLO do ENXOFRE
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FLUXOS GLOBAIS do ENXOFRE
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FLUXOS GLOBAIS do ENXOFRE
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COMPOSTOS de ENXOFRE
⇒ Os mais importantes presentes na atmosfera são: (CH3)2S, H2S, SO2, SO3 e SO4
2-
⇒ principal forma de entrada na atmosfera são as atividades humanas
SO2
Queima de combustíveis fósseis
Atividades industriais
Emissões vulcânicas
principal fonte natural
Carvão 3% do peso em enxofre petróleo 0,05% de enxofre em sua composição
H2S
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DIÓXIDO de ENXOFRE (SO2)
Impacto toxicológico
⇒ agrava as doenças respiratórias preexistentes e contribui para seu desenvolvimento
⇒ irritante do sistema respiratório
⇒ p rovoca tosse, sensação de falta de ar, diminuição da resistência às infecções.
⇒ dose letal em humanos: 500 ppm
Londres 1952: “névoa negra” SO2 + MP (poeira)
Impacto ambiental
⇒ Chuva ácida
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dispersão da luz.
■ Queima de carvão e emissões de vulcão: SO2 e HCl
OH + SO2HOSO2
HOSO2 + O2 HO2 + SO3-
SO3- + H2O H2SO4
■ Prejuízos ecológicos e econômicos - danos
■ às florestas
■ à fauna e flora aquáticas
■ aos materiais de construção
■ pH da água de chuva: 4,5-5,6
■ Aerossol de sulfatodegradação da visibilidade –
CHUVA ÁCIDA
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S
H
H
❖ É o principal gás reduzido de
enxofre liberado de ecossistemas
terrestres
❖ Fontes incluem vulcões, vegetais
e solos, queima de biomassa,
oceanos e atividades industriais
❖ Representa 1% (0,1 Tg S ano-1 )
do total do S emitido por vulcões
OH + H2SHS + O3
HSO + O3
HSO2 + O2
H2O + HS
HSO + O2
HSO2 + O2
HO2 + SO2
SULFETO de HIDROGÊNIO (H2S)
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❖ Gases reduzidos de enxofre
❖ DMS é emitido por algas marinhas e fotossíntese de fitoplâncton
___e constitui a maior emissão de enxofre na forma reduzida
❖ Fluxo de DMS estimado em 16 Tg S ano-1
SC
HS
CH
H
S
C
DIMETIL SULFETO (CH3SCH3)
METANO TIOL (CH3SH)
DIMETIL SULFETO DMS (CH3SSCH3)
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❖ CS2 é um gás reduzido de enxofre emitido tanto por fontes
biogênicas quanto antropogênicas
❖ OCS é o gás de Smais abundante na atmosfera e é emitido e
absorvido pela vegetação e é também produzido pela
__.oxidação do CS2
C
S SO C
DISSULFETO de CARBONO (CS2)
SULFETO de CARBONILLA (OCS)
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2 3 x❖ SO2 + SO - = SO são liberados principalmente na queima de__combustíveis fósseis
❖ SO2 é tb um produto de oxidação de gases reduzidos de S
❖SO3 -intermediário na oxidação do SO2 e precursor do H2SO4
s
O
H
O
O
O
O
s
sO
DIÓXIDO de ENXOFRE (SO2)
TRIÓXIDO de ENXOFRE (SO3- )
ÁCIDO SULFÚRICO (H2SO4)
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DISTRIBUIÇÃO de EMISSÕES
de ENXOFRE (Source)
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Concentração das precipitações: mol L-1 Deposição: mmol m -2 ano-1
7064
8 5
3116
35 30
47
15 15
76
3 4
14
PRECIPITAÇÃO e DEPOSIÇÃO
de ENXOFRE (Sink)
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HALOGÊNIOS
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COMPOSTOS com HALOGÊNIOS
1. Halocarbonos2. Clorofluorcarbonos (CFCs)3. Hidroclorofluorcarbonos (HCFCs)4. Hidrofluorcarbonos (HFCs)5. Perhalocarbonos6. Halons
Fluor Cloro Bromo Iodo
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CARACTERÍSTICAS dos
COMPOSTOS com HALOGÊNIOS1. Em geral, se referem a compostos orgânicos2. Possuem propriedades refrigerantes, propelentes e
solventes3. São compostos altamente estáveis4. Destroem a camada de ozônio (especialmente CFCs)
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EFEITOS dos COMPOSTOS
com HALOGÊNIOS
Essa espécies radicalares são responsáveis, por exemplo,pela degradação da camada de ozônio, em nossacamada atmosférica superior.
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RISCOS AMBIENTAIS
⇄ ClO∙ + O2
O + O2
⇄ Cl∙ + O2
Cl∙ + O3
h
O3
O + ClO∙
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Obrigado!!!