Ozono (O3)

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Processos de formação

A formação do ozono, tal como todos os poluentes fotoquímicos, deriva de reacções provocadas pela luz solar a partir de determinados precursores de origem antropogénica e biogénica, predominantemente óxidos de azoto (os chamados NOx resultantes do NO + NO2), Compostos Orgânicos Voláteis (os COV que são milhares de espécies individuais de hidrocarbonetos como alcanos, alcenos, alcinos e aromáticos ou hidrocarbonetos hidrogenados, como aldeídos e cetonas) de estrutura e reactividade bastante diversificada. Actualmente são conhecidas cerca de 30 000 reacções relacionadas com a formação e destruição de ozono, o que atesta bem a complexidade que envolve a geração deste poluente.

Na troposfera (a parte inferior da atmosfera onde se situa a vida do planeta), a distribuição espacial e temporal de ozono é genericamente controlada por diversos processos, nomeadamente: produção fotoquímica, que resulta da oxidação do monóxido de carbono (CO) e determinados compostos orgânicos voláteis (COV) na presença de óxidos de azoto; destruição fotoquímica; trocas de massas de ar entre a estratosfera, rica em ozono, e a troposfera e deposição.

As concentrações de fundo normalmente encontradas para o ozono variam entre os 40 e 100 µg/m3 * estando este valor dependente, tal como seria de esperar de um poluente fotoquímico, também da época do ano e da latitude (factores que afectam a intensidade da radiação solar). Em Portugal as concentrações de fundo são ligeiramente inferiores, não ultrapassando na maioria das estações de monitorização os 50 µg/m3.

Em atmosferas não poluídas, a taxa de produção de ozono pode-se considerar que está linearmente relacionada com a concentração de NOx. Em atmosferas poluídas, o número e a concentração de constituintes químicos aumenta consideravelmente em especial os Compostos Orgânicos Voláteis Não Metano (COVNM). O aumento da concentração de ozono em meios poluídos resulta da perturbação introduzida pelo ciclo de oxidação dos COVNM no ciclo natural NOx - O3, ao permitir caminhos alternativos para a oxidação do NO a NO2 sem passar pelo natural consumo de O3.

Embora a presença do NOx seja necessária para a formação do ozono na troposfera, em determinado sentido, este não é um verdadeiro precursor para a sua formação. Comporta-se mais como um catalisador do processo, ao contrário dos COVNM que, por serem realmente consumidos no processo de formação do poluente, são considerados como verdadeiros precursores.

Assim, este equilíbrio complexo de produção e destruição depende de vários factores e pode levar, caso as condições meteorológicas o propiciem, ao desenvolvimento de concentrações elevadas de ozono. Estas situações têm caracter episódico, com durações que normalmente não excedem alguns dias. São precisamente estes episódios que, geralmente, são simulados pelos modelos fotoquímicos, como o que se apresenta mais adiante.

Resumindo de modo bastante simplificado, representa-se na Figura 1 o esquema genérico do ciclo global do ozono troposférico.

 

Impacte no Ambiente

Embora o ozono estratosférico (o que se situa a altitudes de 20 - 30 km na atmosfera) seja a garantia de vida no Planeta, o ozono troposférico, pelo contrário, produz diversos efeitos adversos, podendo afectar gravemente a saúde e o bem estar humano, bem como a vegetação, animais e bens materiais.

É sabido que o processo fotossintético e de respiração associado a todas as plantas, passa pela sua capacidade de absorção e emissão de gases. Assim, o ozono e outros poluentes são transportados para o interior da planta a uma taxa função de factores fisiológicos e ambientais que influenciam a abertura dos estomas. Uma vez no interior da planta o ozono ou alguns dos seus subprodutos alteram a integridade das células levando-as, eventualmente à morte.

Figura 1 - Ciclo simplificado do ozono troposférico.

 

A exposição a níveis elevados de ozono de uma forma crónica ou aguda pode produzir sintomatologia diversa dependendo da concentração, tempo de exposição, presença de outros poluentes e estado geral de "stress" biótico e abiótico a que está sujeita a planta.

Os efeitos crónicos podem passar por uma redução da capacidade fotossintética, quer por danos causados nos cloroplastos quer por redução da abertura dos estomas, o que interfere na capacidade de absorção de CO2 pela planta. A redução do transporte de compostos sintetizados para as raízes leva a uma redução das suas dimensões, com diminuição de reservas e consequente perda de resistência da planta tornando-a mais vulnerável.

O maior impacte do ozono não passa simplesmente pela alteração do crescimento, produtividade ou danos visíveis nas plantas, mas sim através de alterações na composição das espécies presentes numa determinada comunidade, perda de biodiversidade, e alterações na composição genética. É evidente que, numa comunidade onde as espécies estão em competição activa, a maior sensibilidade de determinadas espécies leva-as as serem substituídas a prazo por outras mais resistentes.

Numerosos estudos têm tentado avaliar as perdas económicas por redução da produtividade das culturas e perda de qualidade dos produtos agrícolas. Para os Estados Unidos, foi estimada uma perda aproximada de 2 - 4% da produção. Na Holanda, foi estimado que o ozono produz também elevadas perdas, cerca de 4 %, em culturas como a batata, leguminosas, flores de corte e trigo.

Também as florestas sofrem os efeitos do ozono. Nos EUA, foi demostrado que o ozono pode reduzir a produção florestal, aumentando a susceptibilidade das árvores a pestes de insectos e fungos patogénicos tornando-as mais vulneráveis a factores bióticos e abióticos. As florestas da Alemanha e de outros países da Europa Central, a partir do fim dos anos 70, passaram a sofrer de um novo tipo de dano atribuído igualmente ao ozono.

No entanto, considera-se actualmente que o declínio da floresta não é resultado acção de um só poluente, mas sim do efeito conjugado de diversos poluentes que interagem de uma forma complexa com o próprio "stress" ambiental a que está sujeita a floresta.

Tal como as plantas, também a saúde e bem estar humano podem ser gravemente afectados. Tipicamente, um ser humano inala entre 10 a 20 m3 (cerca de 15 a 25 kg) de ar por dia, subindo este valor de forma acentuada quando está sob esforço físico ( por exemplo um indivíduo a correr pode inalar 3 m3 de ar por hora) ou nas crianças (se se considerar o volume de ar inspirado por massa de corpo). Uma vez nos pulmões, o ar passa aos alvéolos onde as trocar gasosas se dão por meio do contacto do ar atmosférico com múltiplos vasos sanguíneos de diâmetro extremamente reduzido o que permite uma elevada área de contacto (a área total destes vasos nos alvéolos é aproximadamente meio campo de ténis). A exposição de áreas tão significativas de tecido biológico a um oxidante tão poderoso como o ozono é preocupante.

Deste 1851, altura em que foi realizada a síntese do ozono, que este composto é tido como um irritante pulmonar. O reconhecimento do seu impacto na saúde foi feito pela primeira vez em 1967 em atletas de escolas superiores na Califórnia. Segundo a U.S. Environmental Protection Agency (EPA)(1997), o ozono é responsável pelos seguintes problemas de saúde, mesmo para concentrações bastante baixas : problemas respiratórios agudos; agravamento de crises de asma; decréscimo temporário da capacidade pulmonar (10 a 20 %) em adultos saudáveis; inflamação do tecido pulmonar; aumento das entradas hospitalares de emergência; diminuição nas capacidades do sistema imunitário, tornando as pessoas mais vulneráveis a doenças do foro respiratório, incluindo bronquite e pneumonia.

Ainda segundo a EPA, os grupos de risco identificados são:

Note-se que, outros subgrupos apresentam diferentes reacções à exposição ao ozono. De facto, os fumadores, aparentemente, são menos sensíveis ao ozono do que os não fumadores. No entanto, os fumadores e pacientes com doenças pulmonares apresentam maior grau de risco no decréscimo da função pulmonar por exposição ao ozono. Dado que a sua função pulmonar já se encontra comprometida, um decréscimo equivalente da função pulmonar terá maior impacto nos fumadores do que em pessoas saudáveis onde a função pulmonar, à partida, não se encontra comprometida. Por outro lado, não existem dados suficientes que permitam demonstrar diferenças na sensibilidade ao ozono entre homens e mulheres, e a existirem não são significativas. As diferenças de resposta inter-raciais às exposições ao ozono também não são significativas embora, mais uma vez se aponte a inexistência de dados suficientemente consistentes.

O ozono produz ainda efeitos sobre os materiais conduzindo a perdas económicas importantes. É o caso de materiais como os plásticos, borrachas, fibras têxteis, tintas, material fotográfico, livros e pigmentos. O ozono é um dos parâmetros com o controlo mais apertado em museus e bibliotecas ao nível Europeu.

E por ultimo, mas não menos importante, contribui ainda para a absorção da radiação terrestre de onda longa sendo considerado um gás que contribui para o efeito de estufa e, portanto, agravando as alterações climáticas.

 

Enquadramento legal

Dado que o ozono é um poluente atmosférico omnipresente que afecta não só a saúde humana mas também a flora e fauna, têm vindo a ser estabelecidas normas de qualidade do ar associadas a este poluente pelas entidades competentes.

A EPA estabelece normas primárias e secundárias; as normas primárias reflectem a necessidade de proteger a saúde pública, incluindo os grupos ditos sensíveis, como asmáticos, crianças e idosos; as secundárias têm por objectivo a preservação do bem estar público, redução de visibilidade e danos na vegetação, culturas, animais e materiais. É sintomático que em 17 de Julho de 1997, a norma primária para o ozono, ao nível do solo (já com vinte anos) tenha sido alterada dos anteriores 120 ppb (partes por bilião) de valor médio horário (1 ppb são aproximadamente 2 µg/m3) para uma nova norma de 80 ppb baseada em medidas de concentração de ozono de 8 horas. Esta nova norma é calculada com base na média de 3 anos, do quarto maior valor do máximo diário das concentrações medidas em 8 horas. Esta nova norma parece ser bastante mais estrita e protectora do que a anterior, podendo prevenir anualmente cerca de 15 000 mortes prematuras, 350 000 casos agravados de asma e 1 milhão de casos de redução da função pulmonar em crianças, segundo a EPA. A norma não entra automaticamente em vigor em toda a sua extensão, estando previstos diversos mecanismos de transição relativamente alargados. No entanto, um aspecto importante foi ter-se considerado que o cumprimento da norma primária deveria permitir alcançar os objectivos da norma secundária pelo que a norma secundária foi considerada idêntica à primária, pelo menos até haverem mais dados.

Ao nível Europeu, a directiva comunitária 2002/3/CE, relativa à poluição atmosférica por ozono, fixou valores baseados nos resultados dos trabalhos realizados no âmbito da Organização Mundial de Saúde (OMS), nomeadamente, nas relações dose-efeito estabelecidas para este poluente. Assim, a presente Directiva, estabelece objectivos a longo prazo, valores-alvo, um limiar de alerta e um de informação aplicáveis aos teores de ozono no ar com a finalidade de evitar, prevenir e reduzir os efeitos nocivos na saúde Humana e no ambiente em geral, assegurando o recurso a métodos e critérios comuns na determinação das concentrações de ozono.

Em Portugal, mantém-se em vigor a Portaria n.º 623/96, de 31 de Outubro, transposição da antiga Directiva 92/72/CEE, de 21 de Setembro de 1992 (Tabela I).

 

Tabela I -  Valores para os diferentes limiares de concentração de ozono em µg/m3 (Portaria n.º 623/96, de 31 de Outubro).

Designação Valor (µg.m-3) Período considerado
Limiar de protecção da saúde 110 média em 8 horas(*)
Limiares de protecção da vegetação 200

65

média de 1 hora

média em 24 horas

Limiar de informação da população 180 média de 1 hora
Limiar de alerta à população 360 média de 1 hora

* Média em 8 horas do tipo móvel sem sobreposição, calculada três vezes ao dia com base nos oito valores horários entre as 0.00 e as 9.00 horas, as 8.00 e as 17.00 horas, as 16.00 e a 1.00 hora.


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