O Aquecimento global deve-se a um aumento parcial da temperatura média da superfície terrestre devido ao envio excessivo de poluentes atmosféricos, isolando a Terra, impedido assim que radiações provenientes do Sol sejam reflectivas para o espaço.

Efeito de estufa

O planeta Terra só absorve parte da energia solar, uma parte é irradiada para a atmosfera. Os gases naturais da atmosfera, nomeadamente o dióxido de carbono, formam uma camada protectora para evitar perdas significativas durante a noite. Por diversos factores a composição dos gases raros esta a alterar-se, destabilizando o equilíbrio térmico da Terra. 

Consequências do efeito de estufa:

• Degelo (aumento do nível médio das águas do mar). As águas vão aquecer e evaporar o que levará á ocorrência de furacões de categoria 4 e 5;
• Aumento do total de áreas atingidas por secas;
• Ondas de calor frequentes em regiões de temperaturas amenas.

Existem soluções?

Não existem soluções para o efeito estufa.

Porém, há que ter alguns cuidados:

-          diminuição do uso dos combustíveis fosseis

-           aumento do uso de biocombustiveis

-          Regular constantemente os automóveis (para evitar a queima de combustíveis de forma desregulada e uso obrigatório de catalisadores em escapamentos)

-           instalação de sistemas de controlo de emissão de gases poluentes nas industrias

-           ampliar a geração de energia através de fontes limpas e renováveis

-           evitar o uso de termoeléctricas (usam combustíveis fosseis)

-           uso de transportes colectivos

-          reciclagem

-           sistema de colheita selectiva

-           recuperação dos gás metano nos aterros sanitários

-           uso da luz natural

-           não queimar arvores

-           uso de técnicas limpas e avançadas na agricultura (evitar a emissão de carbono)

-           construção de prédios com sistemas de economização de energia

O smog

Uma das principais provas do excesso de poluição atmosférica, principalmente nos locais urbanos é o efeito de smog, uma grande massa de ar estagnando em conjunto com vários gases, vapores e fumaça que estão em contacto com os nossos pulmões. A palavra smog é uma combinação de smoke (fumaça) e fog (neblina).

Constantemente a nossa atmosfera é atingida por radiações colidindo estas com as partículas aí existentes, levando à perda de energia das radiações e a reacções químicas.

Podem-se verificar dois efeitos:

Efeito térmico: a energia absorvida pelas partículas vai aumentar a sua energia cinética, e esta por sua a vez, faz aumentar a temperatura terrestre.

Efeito químico: a radiação solar é usada para desencadear reacções químicas, como na quebra de ligações de moléculas e na ionização de átomos e moléculas.

Energia de dissociação de moléculas

Trata-se da energia de necessária para romper uma ligação química, levando à formação de radicais livres, sendo estes bastante reactivos associando-se facilmente a outra moleculas, como por exemplo na formação do ozono (O₃)

O_{2  UV}  ⇒ O* + O*

O* + O₂ ⇒ O₃

São as radiações UV em abundância na estratosfera que levam à dissociação de moléculas

No entanto tem que ser fornecida a energia necessária para o rompimento da ligação, tendo cada partícula uma energia mínima de dissociação

Tabela 1 - Energias de dissociação de algumas espécies químicas moleculares

Energia de ionização de uma partícula

Nos fenómenos de ionização as partículas absorvem a radiação solar para remover um electrão, ficando com carga +1.

Apenas ocorre a remoção de um electrão quando é fornecida à partícula energia necessária, por isso dizemos que cada partícula possui uma energia mínima de remoção, tendo a energia de radiação ser superior ou igual a esta:

Eradiação ≥ Eremoção

Caso haja um excesso de energia fornecida os electrões são removidos com energia cinética

Há medida que os electrões são removidos, a energia de ionização vai aumentando, pois as repulsões dos electrões diminuem, devido à sua perda, sendo assim os restantes cada vez mais atraídos pelo núcleo, sendo cada vez mais difícil remove-los.

I₁ < I₂ < I₃ < I₄ …

Como as energias de ionização são bastante elevadas este fenómeno só ocorre na termosfera, e um pouco menos na mesosfera. Daí serem as camadas com as temperaturas mais elevadas.

• Formação e decomposição do ozono (O₃)

Para haver um equilíbrio na atmosfera é necessário que a velocidade de formação e de decomposição, da camada de ozono, seja igual. Contudo tem-se vindo a verificar, que as quantidades de ozono têm vindo a diminuir. Os responsáveis principais responsáveis por este fenómeno são as emissões de CFCs para a atmosfera, que vão actuar na estratosfera como catalisadores na decomposição do ozono. São os radicais de cloro (Cl*), que derivam dos CFCs, que são os culpados por este fenómeno. Os CFCs são derivados halogenados, que têm uma grande volatilidade e estabilidade química, que lhes permite atravessar a troposfera e atingir a estratosfera intactos. As intensas radiações UV neste local vão provocar a fotodissociação da molécula dando origem aos radicais de cloro:

CF₂Cl₂ + Energia (UV) ----» CF₂Cl* + Cl*

Os átomos de cloro são muito reactivos acelerando a destruição do ozono:

Cl* + O₃ ----» ClO + O₂

ClO + O* ----» Cl* + O₂

Reacção geral:

2O₂ ----» 3O₂

Para além de serem muito reactivos, os átomos de cloro são também regenerados após cada ciclo, sendo um simples radical capaz de destruir milhares de moléculas de ozono.

Onde estão presentes os CFC’s?

• Sprays e aerossóis;
• Produção de espumas expandidas;
• Refrigeração (frigoríficos e ar condicionado);
• Neve artificial;
• Na limpeza de circuitos electrónicos;
• etc. …

Consequências:

• Efeito de estufa;
• Diminuição da camada de ozono;
• Invasão da troposfera por radiações UV, que podem provocar doenças cancerígenas, e ainda reduzir o aproveitamento de culturas agrícolas.

Existem alternativas aos CFC’s?

Sim, hoje em dia existem alguns substitutos para alguns dos tipos de CFC’s, que são 20 no seu total, sendo alguns deles insubstituíveis. Estes produtos alternativos podem ser divididos em duas categorias: a dos hidroclorofluorcarbonetos (HCFC’s), ou seja, o CFC com uma dose de hidrogénio, fazendo com que reaja ligeiramente menos com a camada de ozono; e uma segunda categoria, a dos hidrofluorcarbonetos (HFC’s), também composta pelo hidrogénio mas sem o cloro, deste modo não representa qualquer inconveniente para a atmosfera.

Os derivados do petróleo podem também substituir os CFC’s dos sprays, com uma mistura de butano com propano.

Desde o início do século XX que a composição da atmosfera tem vindo a sofrer alterações. Estas alterações apenas se têm vindo a verificar em alguns dos componentes vestigiais, que têm vindo a aumentar a sua concentração na atmosfera, no entanto os componentes maioritários (azoto, oxigénio), têm mantido as suas concentrações normais na atmosfera.

Qual será a razão desta alteração? Na verdade, durante muito tempo estes gases foram produzidos e consumidos ciclicamente. Por exemplo, no caso do dióxido de carbono (CO₂) e do oxigénio (O₂), os animais consumiam o O₂, produzido pelas plantas, e depois produziam CO₂, que era consumido pelas mesmas, através da fotossíntese. Ao longo dos tempos a velocidade com que se emitia gases para a atmosfera começou a ser superior que a velocidade com que os mesmos gases eram retirados, tornando-se assim, nocivos para o meio natural e os seres vivos.

Existem duas causas capazes de explicar este fenómeno: as causas naturais e as causas antropogénicas.

Causas naturais:

• Vulcões (emissões de gases, como por exemplo, SO₂)
• Biosfera (aumentos de gases, como por exemplo, os arrozais emitem CH₄)

Causas antropogénicas - refere-se à actividade Humana:

• Desflorestação –  CO₂
• Incêndios florestais – CO₂, CO, SO₂
• Indústrias – CFC, SO₂
• Agricultura – NO_x, CH₄
• Produção de energia eléctrica através da queima de combustíveis fósseis – CO₂, SO₂, CO
• Circulação automóvel – NO_x, CO₂, O₃, CO
• Spray’s – CFC’s

Troposfera

• É a camada da atmosfera que está em contacto com a superfície terrestre e que contém o ar que respiramos;
• Tem altitude entre 8Km a 16Km;
• É a camada menos espessa, mas é a mais densa;
• O ar junto ao solo é mais quente, diminuindo de temperatura com a altitude até atingir -60ºC;
• A zona limite chama-se tropopausa. Aqui a temperatura mantém-se constante.

Estratosfera

• Situa-se entre os 12Km a 50Km;
• É aqui que está a camada de ozono;
• Nesta camada a temperatura aumenta de -60ºC a 0ºC. Este aumento deve-se à interacção química e térmica entre a radiação solar e os gases aí existentes;
• As radiações absorvidas são as ultravioletas (6,6 a 9,9 x10^-19 J);
• A zona limite chama-se estratopausa. Aqui a temperatura mantém-se constante.

Mesosfera

• Situa-se entre os 50Km a 80Km;
• Trata-se da camada mais fria da atmosfera;
• A temperatura volta a diminuir com a altitude, chegando aos -100ºC aos 80Km;
• A absorção da radiação solar é fraca;
• A zona limite chama-se mesopausa. Aqui a temperatura mantém-se constante.

Termosfera

• É a camada mais extensa;
• Começa nos 80Km e vai para além dos 1000Km;
• Trata-se da camada mais quente da atmosfera;
• A temperatura pode atingir os 2000ºC;
• Absorvem-se as radiações solares mais energéticas (energia superior a 9,9 x10-¹⁹ J);
• Subdivide-se em duas partes a ionosfera (entre 80 e 550Km) e a exosfera (parte exterior da atmosfera que se dilui no espaço a partir dos 1000Km de altitude).

Actualmente, a atmosfera terrestre é constituída por: Azoto, componente maioritário com 78, 1 % de volume, seguido do Oxigénio com 20,9 %de volume. No entanto, para além do vapor de água, cuja quantidade varia consoante o ar esteja seco ou húmido, existem: Árgon, Dióxido de Carbono, Néon, Hélio, Metano, Crípton, Hidrogénio e Xénon.

Era Biológica

Com o aumento da quantidade de oxigénio na atmosfera, foi-se formando gradualmente a camada de ozono, que permitiu a colonização dos solos, tendo a atmosfera evoluído até á composição actual.

Era Microbiológica

Nesta altura já existem condições para existência de vida, sendo os primeiros seres produtores de oxigénio através da fotossíntese:

Futuramente este oxigénio irá ser consumido na sua totalidade pela respiração acumulando-se uma pequena parte na atmosfera.

Era química

À medida que a Terra foi arrefecendo e os gases foram-se libertando, a atmosfera primitiva começou a ficar saturada de vapor de água. Esta começou a cair sobre a forma de chuva criando assim mares e oceanos. Com a condensação da água, a concentração de dióxido de carbono começou a diminuir gradualmente devido á sua dissolução nos oceanos formados. A concentração de azoto aumentou passando a ser o seu principal constituinte.