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Baixa Atmosfera

Básico

Emissões a partir da Biosfera

Não há somente os gases de estufa emitidos para a atmosfera, mas uns milhares de outros compostos químicos.  Muitos deles são compostos orgânicos e a biosfera (árvores, plancton no oceano e outras plantas) emite de uma forma mais global do que fazem os seres humanos.

 

O carbono é um elemento importante no mundo vivo.  Os compostos químicos, contendo o carbono, o hidrogénio, frequentemente o oxigénio e alguns outros elementos (azoto, fósforo, enxôfre) são chamados às vezes também compostos orgânicos ou simplesmente orgânicos.  Os seres humanos emitem muitos deles como solventes, na exaustão do carro e em diversas indústrias químicas tais como refinarias.  Desde que a maioria de nós estamos a viver nas cidades ou nas vilas é díficil acreditar que os seres humanos não sejam os principais emissores.  Mas numa escala global há ainda regiões de floresta e na savana povoada de forma escassa e certamente nos oceanos, onde as emissões naturais dominam.

 

Rice paddy field Bali Indonesia

1. Campos de arroz paddy- Bali, Indonesia
fotografia por: STRINGER/INDONESIA da Reuters

O que emite a biosfera?

Se atravessar uma floresta ou terrenos com erva, fica com uma impressão do cheiro de numerosos gases orgânicos, que são emitidos pelas árvores, pela erva ou pelas flores.  Por todo o mundo, há mais de 1000 milhões de toneladas emitidas por ano.  Entre estes compostos enormes quantidades de espécies de isoprene orgânico (aproximadamente 500 milhões de toneladas por ano) e de monoterpenes (130 milhões de toneladas por ano) são incluídas.  Em comparação estima-se que a humanidade produz aproximadamente 200milhões de toneladas de compostos orgânicos por o ano (metano não incluído).  Cheire as agulhas de uma árvore de pinho, e o monoterpene virá para o seu nariz.  As plantas dão-lhes forma e libertam-os através das folhas e agulhas, ao reagirem ao stress (por exemplo calor, seca, ferimento...), mas também durante a sua vida normal.

 

Também aproximadamente 200 milhões de toneladas por ano de metano têm fontes naturais.  Entretanto, o homem contribui em demasia, com aproximadamente a mesma quantidade do gado e dos campos de arroz.  Nós temos também que ter em conta que 71% da superfície da terra está coberta por oceanos e há muitos organismos vivos na água (por exemplo algas).  Também aqui, algum processo químico está a decorrer e os gases orgânicos são libertados para o ar, por exemplo 45 milhões de toneladas por ano de Dimetilsulfido.  Este composto orgânico de enxôfre é oxidado pelo ácido sulfúrico no ar e conduz à formação de nuvens marinhas.
 

NMHC emissions

1.a) As emissões de compostos orgânicos gasosos (também chamados VOC) em milhões de toneladas por ano (Metano e DMS não estão incluídos). Os compostos são emitidos pelos oceanos, a partir do solo, a maior quantidade a partir da biosfera (árvores e outras plantas), pelos incêndios e outras fontes humanas.
Autor: Jürgen Kesselmeier
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Compreender o sistema climático e os processos na nossa atmosfera significa não somente observar, como mudam as emissões do homem, mas também de que maneira as plantas contribuem para os ciclos globais e de que maneira tais contribuições são sujeitas às mudanças.  Vamos focalizar em três exemplos diferentes a fim compreender a importância das emissões biogenicas.

 

plant emissions

2. A árvore da fonte de compostos orgânicos (seguindo N. C. Hewitt; imagem: Elmar Uherek)
Isopreno (cerca de 500 Milhões ton/ano por todo o mundo) e monoterpenos (cerca de 130 ton/ano) são importantes compostos orgânicos, que são libertados em grandes quantidades pelas árvores e outras plantas. Mas existem muitas outros químicos produzidos pelas plantas.
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Blue haze over the great smoky mountains

3. A cor azulada das grandes montanhas de Smooky (EUA) é suposta resultar das finas partículas biogénicas.

Monoterpenes

Os monoterpenes contribuem para o cheiro de muitas plantas, por exemplo o cheiro das agulhas na floresta ou também o cheiro frutado das laranjas e dos limões.  Os monoterpenes são compostos orgânicos que consistem no carbono, no hidrogénio e às vezes nos átomos de oxigénio.  Têm bons nomes sonantes como o limonene ou o pinene.  São produzidos por árvores e por outras plantas, mais activamente com a primeira luz do sol na manhã de dias quentes.  Podem ser armazenados ou directamente libertados na atmosfera.  Se as plantas forem forçadas, por exemplo devido ao calor ou a seca ou a quaisquer violações, estas podem realçar a sua produção.

 

double bonds

4. Na esquerda pode ver a estrutura química de um monoterpene, beta-pinene (à esquerda), e de um dos compostos orgânicos naturais mais importantes, isoprene (direito).  Ambos os compostos são não saturados.  Isto significa que têm ligações dobro de ligação C=C, destacadas por um laço vermelho.  De forma a simplificar as moléculas orgânicas complicadas, os químicos usualmente não extraem os átomos de C e de H.  O isoprene é mostrado em ambos os formulários, sem os átomos de C e de H acima e com os átomos de C e de H abaixo.

 

As emissões das plantas reagem na atmosfera

Uma vez emitidos para a atmosfera tais terpenes reagem com os oxidantes (por exemplo o  OH ou o ozono).  Os produtos são outros compostos, que se podem condensar no ar e dar forma a partículas ou fazer crescer partículas já existentes.  Estas partículas, chamadas também aerossóis, flutuam no ar e são necessárias para formar as nuvens.  Porque os produtos químicos diferentes nos aerossóis conduzem a diferentes processos de formação das nuvens, as emissões das plantas assim como as emissões industriais podem ter também uma forte influência na formação das nuvens.  A formação do aerossol pode mesmo ser visível:  Às vezes pode ser visto como uma neblina azul sobre as florestas (imagem 3) e nós simulamos com as agulhas do pinho no laboratório (imagem 5).

 

Formation of blue haze in the lab

5. Simulação da formação da neblina azul no laboratório (aplicado no MPI Mainz).
O feixe de uma lâmpada forte ajuda a visualizar o fumo formado na caixa, quando o ozono entra em contacto com os monoterpenes das agulhas do pinho.
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Medicago varia

6. Medicago varia (Fabaceae)
usado em agronomia para assimilar o azoto do ar
Fotografia: Patrick Knopf, spez. Botanik, Ruhr-Universität Bochum

 

Óxido nitroso N2O

O azoto é um elemento importante no mundo vivo.  É parte das bio-moléculas como proteínas, aminos-ácidos, o DNA ou as moléculas do portador de energia que fazem papéis chaves em cada organismo.  As plantas retiram azoto dos nitratos ou da amônia da terra, e com ajuda das bactérias tornam possível o acesso ao azoto do ar.  Mas as bactérias também decompoem os nitratos e formam desta maneira o óxido nitroso, que é um gás e libertado para o ar.  Uma vez que o óxido nitroso é extremamente estável e não é destruído através da troposfera, transforma-se na fonte mais importante de óxido de azoto no estratosfera.  Uma vez lá, é envolvido em reacções que diminuem o ozono e provocam o aumento do buraco de ozono e  finalmente volta à terra como ácido nítrico.  As emissões de óxido nitroso foram aumentado devido à crescente fertilização na agricultura.  Aproximadamente 15 milhões de toneladas são emitidas cada ano por todo o mundo.

 

Sulfato de dimetilo

As partículas invisíveis pequenas do ácido sulfúrico e da água causam a formação da nuvem sobre os oceanos.  Mas de onde o ácido sulfúrico vem?  Os compostos de enxôfre são muito importantes especialmente no metabolismo da biosfera marinha, desde que o sulfato está disponível em a toda parte nos oceanos.  As algas necessitam compostos de enxôfre especiais por exemplo para o regulamento da sua pressão de água e a sua degradação conduz ao sulfato de dimetilo composto orgânico do enxôfre, um gás, que é emitido para o ar.  É oxidada lá que dá forma ao dióxido de enxôfre e  finalmente ao ácido sulfúrico, que é necessário para a formação das nuvens.  A unidade 3 nas secções dos princípios o tópico 'oceanos' diz-lhe mais detalhes sobre o papel importante do fitoplancton no mar.

 

Chlorophyll in the North Atlantic Ocean

7. Visualisação da clorofila do fitoplancton.
A imagem satellite mostra o Oceano Atlântico leste do Canadá, mas não há somente água no mar.  A animação alternaentre a visualização da clorofila do fitoplancton no mar (concentrações crescentes de azul ao vermelho), que emitem grandes quantidades de sulfato de dimetilo ao ar.
Fonte:  Projecto SEAWIFS

Alguns exemplos dão uma ideia de como são complexas e próximas as formas da biosfera interagir nos processos climáticos.

 

Páginas relacionadas:

O papel de gases de enxôfre do fitoplancton é explicado em:
Oceanos - Básico - Unidade 3 - Gases de enxôfre

 

About this page:
author: Dr. Elmar Uherek - MPI for chemistry, Mainz
educational proofreading: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-07-02
1. scientific reviewing: Prof. Jürgen Kesselmeier - MPI for chemistry, Mainz - 2003-07-15
2. scientific reviewng: Dr. Pascal Guyon - MPI for chemistry, Mainz - 2004-05-10
last published: 2004-05-16

 

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