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.

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.
 

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.

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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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.

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).

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.

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