1.2 A ATMOSFERA

        A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolve a Terra. De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~0,25% do diâmetro da Terra (~32 km). Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra. A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água necessária para a vida.

Fig. 1.1 Composição do ar seco

        a) Composição da Atmosfera

        A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. Contudo se removêssemos as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases variáveis, presentes em pequenas quantidades, encontraríamos uma composição muito estável sobre a Terra, até uma altitude de ~ 80 km (Fig. 1.1 e Tab. 1.1).

 

Gás	Porcentagem	Partes por Milhão
Nitrogênio	78,08	780.000,0
Oxigênio	20,95	209.460,0
Argônio	0,93	9.340,0
Dióxido de carbono	0,035	350,0
Neônio	0,0018	18,0
Hélio	0,00052	5,2
Metano	0,00014	1,4
Kriptônio	0,00010	1,0
Óxido nitroso	0,00005	0,5
Hidrogênio	0,00005	0,5
Ozônio	0,000007	0,07
Xenônio	0,000009	0,09

Tabela 1.1 Principais gases do ar seco

        O nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. A maior parte do restante 1% é ocupado pelo gás inerte argônio. Embora estes elementos sejam abundantes eles tem pouca influência sobre os fenômenos do tempo. A importância de um gás ou aerossol atmosférico não está relacionado a sua abundância relativa. Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d'água, o ozônio e os aerossóis ocorrem em pequenas concentrações mas são importantes para os fenômenos meteorológicos ou para a vida.

        Embora constitua apenas 0,03% da atmosfera, o dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese:

        Por ser um eficiente absorvedor de energia radiante (de onda longa) emitida pela Terra, ele influencia o fluxo de energia através da atmosfera, fazendo com que a baixa atmosfera retenha o calor, tornando a Terra própria à vida. O percentual de dióxido de carbono vem crescendo devido à queima de combustíveis fósseis tais como o carvão, petróleo e gás natural. Muito do dióxido de carbono adicional é absorvido pelas águas dos oceanos ou usado pelas plantas mas em torno de 50% permanece no ar. Projeções indicam que na 2ª metade do próximo século os níveis de  serão o dobro do que eram no início do século 20. Embora o impacto deste crescimento seja difícil de prever, acredita-se que ele trará um aquecimento na baixa troposfera e portanto produzirá mudanças climáticas globais.

        O vapor d'água é um dos mais variáveis gases na atmosfera e também tem pequena participação relativa. Nos trópicos úmidos e quentes constitui não mais que 4% do volume da baixa atmosfera, enquanto sobre os desertos e regiões polares pode constituir uma pequena fração de 1%. Contudo, sem vapor d'água não há nuvens, chuva ou neve. Além disso, o vapor d'água também tem grande capacidade de absorção, tanto da energia radiante emitida pela Terra (em ondas longas), como também de alguma energia solar. Portanto, junto com o , o vapor d'água atua como uma manta para reter calor na baixa atmosfera. Como a água é a única substância que pode existir nos 3 estados (sólido, líquido e gasoso) nas temperaturas e pressões existentes normalmente sobre a Terra, suas mudanças de estado absorvem ou liberam calor latente. Desta maneira, calor absorvido em uma região é transportado por ventos para outros locais e liberado. O calor latente liberado, por sua vez, fornece a energia que alimenta tempestades ou modificações na circulação atmosférica.

        O ozônio, a forma triatômica do oxigênio (), é diferente do oxigênio que respiramos, que é diatômico (). Ele tem presença relativamente pequena e distribuição não uniforme, concentrando-se entre 10 e 50 km (e em quantidades bem menores, no ar poluído de cidades), com um pico em torno de 25 km. Sua distribuição varia também com a latitude, estação do ano, horário e padrões de tempo, podendo estar ligada a erupções vulcânicas e atividade solar. A formação do ozônio na camada entre 10-50 km é resultado de uma série de processos que envolvem a absorção de radiação solar. Moléculas de oxigênio () são dissociadas em átomos de oxigênio após absorverem radiação solar de ondas curtas (ultravioleta). O ozônio é formado quando um átomo de oxigênio colide com uma molécula de oxigênio em presença de uma 3ª molécula que permite a reação mas não é consumida no processo . A concentração do ozônio nesta camada deve-se provavelmente a dois fatores:

(1) a disponibilidade de energia ultravioleta e

(2) a densidade da atmosfera é suficiente para permitir as colisões necessárias entre oxigênio molecular e oxigênio atômico.

        A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta do sol na reação de fotodissociação . O átomo livre recombina-se novamente para formar outra molécula de ozônio, liberando calor. Na ausência da camada de ozônio a radiação ultravioleta seria letal para a vida. Desde os anos 70 tem havido contínua preocupação de que uma redução na camada de ozônio na atmosfera possa estar ocorrendo por interferência humana. Acredita-se que o maior impacto é causado por um grupo de produtos químicos conhecido por clorofluorcarbonos (CFCs). CFCs são usados como propelentes em 'sprays' aerossol, na produção de certos plásticos e em equipamentos de refrigeração e condicionamento de ar. Como os CFCs são praticamente inertes (não quimicamente ativos) na baixa atmosfera, uma parte deles eventualmente atinge a camada de ozônio, onde a radiação solar os separa em seus átomos constituintes. Os átomos de cloro assim liberados, através de uma série de reações acabam convertendo parte do ozônio em oxigênio. A redução do ozônio aumentaria o número de casos de certos tipos de câncer de pele e afetaria negativamente colheitas e ecossistemas.

        Além de gases, a atmosfera terrestre contém pequenas partículas, líquidas e sólidas, chamadas aerossóis. Alguns aerossóis - gotículas de água e cristais de gelo - são visíveis em forma de nuvens. A maior concentração é encontrada na baixa atmosfera, próximo a sua fonte principal, a superfície da Terra. Eles podem originar-se de incêndios florestais, erosão do solo pelo vento, cristais de sal marinho dispersos pelas ondas que se quebram, emissões vulcânicas e de atividades agrícolas e industriais. Alguns aerossóis podem originar-se na parte superior da atmosfera, como a poeira dos meteoros que se desintegram. Embora a concentração dos aerossóis seja relativamente pequena, eles participam de processos meteorológicos importantes. Em 1° lugar, alguns aerossóis agem como núcleos de condensação para o vapor d'água e são importantes para a formação de nevoeiros, nuvens e precipitação. Em 2° lugar, alguns podem absorver ou refletir a radiação solar incidente, influenciando a temperatura. Assim, quando ocorrem erupções vulcânicas com expressiva liberação de poeira, a radiação solar que atinge a superfície da Terra pode ser sensivelmente alterada. Em 3° lugar, a poeira no ar contribui para um fenômeno ótico conhecido: as várias tonalidades de vermelho e laranja no nascer e pôr-do-sol.

        b) Estrutura Vertical da Atmosfera

        b.1) Perfis Verticais de Pressão e Densidade

Fig. 1.2 Perfil vertical médio da pressão do ar

        Sabemos que o ar é compressível, isto é, seu volume e sua densidade são variáveis. A força da gravidade comprime a atmosfera de modo que a máxima densidade do ar (massa por unidade de volume) ocorre na superfície da Terra. O decréscimo da densidade do ar com a altura é bastante rápido (decréscimo exponencial) de modo que na altitude de ~5,6 km a densidade já é a metade da densidade ao nível do mar e em ~16 km já é de apenas 10% deste valor e em ~32 km apenas 1%.

        O rápido decréscimo da densidade do ar significa também um rápido declínio da pressão do ar com a altitude. A pressão da atmosfera numa determinada altitude é simplesmente o peso da coluna de ar com área de seção reta unitária, situada acima daquela altitude. No nível do mar a pressão média é de ou , que corresponde a um peso de 1kg de ar em cada . O perfil vertical médio da pressão do ar é mostrado na Fig. 1.2. O decréscimo da densidade do ar segue uma curva semelhante. Não é possível determinar onde termina a atmosfera, pois os gases se difundem gradualmente no vazio do espaço.

        Quando estudarmos a pressão atmosférica, discutiremos uma interpretação física da Fig. 1.2.

        b.2) Perfil Vertical de Temperatura

Fig. 1.3 - Perfil vertical médio de temperatura na atmosfera

        Por conveniência de estudo a atmosfera é usualmente subdividida em camadas concêntricas, de acordo com o perfil vertical médio de temperatura (Fig. 1.3).

        A camada inferior, onde a temperatura decresce com a altitude, é a troposfera, que se estende a uma altitude média de 12 km (~ 20 km no equador e ~ 8 km nos polos). Nesta camada a taxa de variação vertical da temperatura tem valor médio de 6,5°C/km. Esta taxa na realidade, é bastante variável. De fato, algumas vezes a temperatura cresce em finas camadas, caracterizando uma inversão de temperatura. A troposfera é o principal domínio de estudo dos meteorologistas, pois é nesta camada que ocorrem essencialmente todos os fenômenos que em conjunto caracterizam o tempo. Na troposfera as propriedades atmosféricas são facilmente transferidas por turbulência de grande escala e mistura. O seu limite superior é conhecido como tropopausa.

        A camada seguinte, a estratosfera ,se estende até ~50 km. Inicialmente, por uns 20 km, a temperatura permanece quase constante e depois cresce até o topo da estratosfera, a estratopausa. Temperaturas mais altas ocorrem na estratosfera porque é nesta camada que o ozônio está concentrado. Conforme mencionamos, o ozônio absorve radiação ultravioleta do sol. Consequentemente, a estratosfera é aquecida.

        Na mesosfera a temperatura novamente decresce com a altura, até a mesopausa, que está em torno de 80 km, onde atinge ~ -90°C. Acima da mesopausa, e sem limite superior definido, está a termosfera, onde a temperatura é inicialmente isotérmica e depois cresce rapidamente com a altitude, como resultado da absorção de ondas muito curtas da radiação solar por átomos de oxigênio e nitrogênio. Embora as temperaturas atinjam valores muito altos, estas temperaturas não são exatamente comparáveis àquelas experimentadas próximo a superfície da Terra. Temperaturas são definidas em termos da velocidade média das moléculas. Como as moléculas dos gases da termosfera se movem com velocidades muito altas, a temperatura é obviamente alta. Contudo, a densidade é tão pequena que muito poucas destas moléculas velozes colidiriam com um corpo estranho; portanto, só uma quantidade insignificante de energia seria transferida. Portanto, a temperatura de um satélite em órbita seria determinada principalmente pela quantidade de radiação solar que ele absorve e não pela temperatura do ar circundante.

        Os perfis verticais de pressão e temperatura do ar (Figs. 1.2 e 1.3) aqui apresentados são baseados na atmosfera padrão, um modelo da atmosfera real. Representa o estado da atmosfera numa média para todas as latitudes e estações. Ela apresenta valores fixos da temperatura e pressão do ar ao nível do mar (15°C e 1013,25mb) e perfis verticais fixos de temperatura e pressão.

        c) A Ionosfera

        Entre as altitudes de 80 a 900 km (na termosfera) há uma camada com concentração relativamente alta de íons, a ionosfera. Nesta camada a radiação solar de alta energia de ondas curtas (raios X e radiação ultravioleta) tira elétrons de moléculas e átomos de nitrogênio e oxigênio, deixando elétrons livres e íons positivos. A maior densidade de íons ocorre próximo a 300 km. A concentração de íons é pequena abaixo de 80 km porque nestas regiões muito da radiação de ondas curtas necessária para ionização já foi esgotada. Acima de ~400 km a concentração é pequena por causa da extremamente pequena densidade do ar, possibilitando a produção de poucos íons.

        A estrutura da ionosfera consiste de 3 camadas de densidade variável de íons: as camadas D, E e F, com altitude e densidade de íons crescente. Como a produção de íons requer a radiação solar direta, a concentração de íons diminui do dia para a noite, particularmente nas camadas D e E, onde os elétrons se recombinam com íons positivos durante a noite. A taxa de recombinação depende da densidade do ar, isto é, quanto mais denso o ar maior a probabilidade de colisão e recombinação das partículas. Assim, a camada D desaparece à noite, a camada E se enfraquece consideravelmente, mas a camada F continua presente à noite, embora enfraquecida, pois a densidade nesta camada é muito pequena.

        A ionosfera tem pequeno impacto sobre o tempo, mas tem grande influência sobre a transmissão de ondas de rádio na banda AM. Durante o dia as ondas de rádio tendem a ser absorvidas nas dois camadas mais baixas, especialmente na camada D. A camada F reflete as ondas de rádio durante o dia e a noite. Contudo , mesmo que as ondas consigam atravessar as camadas D e E e ser refletidas na camada F, elas serão absorvidas no seu caminho de volta para a Terra. À noite, contudo, a camada absorvedora D desaparece e as ondas podem atingir a camada F mais facilmente e ser refletidas para a superfície da Terra. Isto explica porque à noite os sinais de rádio atingem grandes distâncias sobre a Terra (Fig. 1.4).

Fig. 1.4 - Influência da Ionosfera sobre a transmissão de ondas de rádio.

        Na ionosfera ocorre também o fenômeno da aurora boreal (no Hemisfério Norte) ou austral (no Hemisfério Sul). As auroras estão relacionadas com o vento solar , um fluxo de partículas carregadas, prótons e elétrons, emanadas do sol com alta energia. quando estas partículas se aproximam da Terra, elas são capturadas pelo campo magnético da Terra. Sob a ação da força exercida pelo campo magnético sobre cargas em movimento (), elas descrevem trajetórias espiraladas ao longo das linhas de indução  do campo magnético terrestre, movendo-se para frente e para trás entre os pólos magnéticos sul e norte, onde são "refletidas" devido ao aumento do campo magnético. Estes elétrons e prótons aprisionados constituem os chamados "cinturões radioativos de Van Allen". Algumas partículas acompanham o campo magnético da Terra em direção aos pólos geomagnéticos, penetrando na ionosfera, onde colidem com átomos e moléculas de oxigênio e nitrogênio, que são temporariamente energizados. Quando estes átomos e moléculas retornam do seu estado energético excitado, eles emitem energia na forma de luz, o que constitui as auroras. As zonas de maior ocorrência das auroras situam-se em torno de 20-30° ao redor dos pólos geomagnéticos (76°N, 102°W; 68°S, 145°E). A atividade auroral varia com a atividade do sol. Quando o sol está calmo, a zona auroral diminui; quando o sol está ativo (com explosões solares), intensificando o vento solar, a zona auroral se expande em direção ao equador.

        No próximo capítulo o maior objetivo é examinar a força motora do tempo. Para isto, é necessária a compreensão do fornecimento de energia pelo Sol e das conversões de energia na atmosfera.

 

 

Para saber mais sobre auroras e campo magnético terrestre:

BRIEN, J. O., 1963: Radiation belts, Scientific American, 208, 5, 84-96.

AKASOFU,S.I., 1989: The dynamic aurora, Scientific American, 260, 5, 54-63.

Detecção de Gases

A detecção de gases deve ser efetuada utilizando detectores específicos para cada tipo de gás. Esta detecção é geralmente efetuada por uma central que recebe as informações provenientes dos diversos tipos de detectores e atua em conformidade com o tipo de gás detectado.

Como funciona um sistema de detecção de gases

Na detecção de gases são geralmente utilizadas centrais de detecção de gases ou detectores autônomos.

                      

Com a utilização de centrais de detecção com várias zonas, existe a possibilidade de cada canal da central ser programado para a detecção de mais do que um gás especifico, dependendo do detector que seja utilizado – essa programação será feita indicando quais os níveis de alarme (até 3 níveis) dos gases em causa.

Os gases a detectar poderão ser de 3 tipos (dependendo dos detectores utilizados):

• Gases Inflamáveis
• Gases Tóxicos
• Oxigênio

As unidades de medida para detecção destes tipos de gases são:

• ppm (partes por milhão) para gases tóxicos
• % LIE (Limite Inferior de Explosividade) para gases inflamáveis
• % O2 (% de oxigênio) para o Oxigênio

Gases Inflamáveis

Para a detecção de gases inflamáveis, os detectores deverão ser instalados o mais próximo da fonte que hipoteticamente os produzirá ou nos locais onde seja mais provável a acumulação do gás, de modo a que a probabilidade de detecção seja a mais elevada possível.

Para gases mais pesados que o ar os detectores deverão ficar posicionados mais perto do chão e para os mais leves mais perto do teto.

Densidade do ar ≈ 30

• Gás Metano – 16 mais leve que o ar
• Gás Propano – 44 mais pesado que o ar
• Gás Butano – 58 mais pesado que o ar

Gases Tóxicos

Na detecção de gases tóxicos, pretende-se geralmente proteger uma vasta área e as pessoas que por ai circulam. Assim, a melhor posição para a colocação de detectores de gases tóxicos é a altura das vias respiratórias de um adulto. Como é difícil estabelecer uma altura exata, e como os gases se desenvolvem em “nuvem”, os detectores tóxicos deverão ser instalados entre 1,20 m e 1,40 m

Oxigênio

A monitorização do nível de oxigênio num ambiente específico pode, por vezes, ser essencial e crítico, especialmente em ambientes industriais.

A concentração de oxigênio normal no ar é 20,9% do seu volume em ambiente seco.

A falta de oxigênio é uma das principais causas de morte súbita, mas o enriquecimento de oxigênio numa atmosfera pode também provocar a inflamabilidade de certos materiais, razões porque o seu nível deve ser verificado para que se mantenha dentro dos níveis admissíveis de segurança.

Tipos de gases mais comuns

Monóxido de Carbono

O monóxido de carbono “CO”, é um gás incolor, inodoro e altamente tóxico que é produzido pela combustão incompleta. Pode ser encontrado nos fumos de escapes de automóvel, fogões, sistemas de aquecimento, incêndios e inclusive no fumo de cigarros. Outras fontes incluem os sistemas de exaustão defeituosos dos esquentadores, aquecedores a gasolina/diesel e fogões a gás mal conservados.

O CO interfere com a capacidade do sangue de transportar oxigênio. Os sintomas da intoxicação por este gás são geralmente dor de cabeça, náuseas, convulsões e finalmente a morte por asfixia.

As pessoas que estão expostos a gases de automóveis, como os assistentes dos parques de estacionamento subterrâneos e os bombeiros, correm um maior risco de envenenamento por CO.

Como o CO é mais leve do que o ar, os detectores devem ser posicionados mesmo acima do nível a que é de esperar que o gás se forme (entre 1.20 m e 1.50 m).

A instalação de detectores demasiado altos ou demasiado próximos de janelas, de entradas de ar ou de outras zonas de ventilação pode impedir o gás de chegar ao detector.

Dióxido de carbono

Apesar do dióxido de carbono estar presente na atmosfera com uma concentração de cerca de 300 ppm, o CO2 é um gás tóxico com um nível máximo de segurança de 5000 ppm (0,5% do volume de ar).
Este gás forma-se durante a combustão e processos de fermentação e é, juntamente com o metano, um dos maiores componentes libertados durante o processo de tratamento de águas, sendo também utilizado em estufas para aumentar o crescimento de plantas e produtos hortícolas.

Este gás incolor é difícil de ser medido em baixa concentração, sendo geralmente medido através de sistemas de infravermelhos.

É um gás mais pesado que o ar, logo tem tendência a concentrar-se junto ao chão e existem alguns riscos em locais pouco ventilados e com níveis de oxigênio muito baixos

Oxigênio

A concentração de oxigênio normal no ar é 20,9% do seu volume em ambiente seco, no entanto, este nível diminui durante os processos de fabricação industrial, onde o oxigênio é consumido por processos de corrosão ou reações semelhantes, ou porque se dilui com outros gases. Em circunstâncias normais o corpo humano não tem problemas de respiração até um nível mínimo de 19,5% de oxigênio.

Por este motivo, o nível deve ser sempre verificado para que nunca desça abaixo de 18-19%.

A falta de oxigênio é uma das principais causas de morte súbita, porém, existe um outro aspecto não menos perigoso: trata-se do enriquecimento de oxigênio na atmosfera ambiente – o oxigênio torna-se tóxico em concentrações elevadas e aumenta a inflamabilidade de materiais, em especial quando excede a concentração de 24% – isto acontece normalmente na indústria metalúrgica durante as operações de soldagem em salas fechadas, caso ocorram fugas do cilindro de gás de O2.

Butano

O butano, mais conhecido por “gás de cozinha”, é inodoro, por isso, por segurança e para que possamos perceber a sua presença, é misturado ao gás uma substância com um cheiro específico: é aí que as pessoas atribuem o famoso "cheiro de gás". Este gás produz asfixia ao expulsar o oxigênio do ambiente.

Outra característica interessante do butano é o fato de, ao contrário da maioria dos gases, a sua densidade ser aproximadamente o dobro da densidade do ar atmosférico, pelo que tende a concentrar-se no fundo dos recipientes onde está armazenado.

É um gás extremamente inflamável, podendo mesmo formarem-se misturas explosivas de ar/vapores á temperatura ambiente.

Derrames ou fugas deste gás geram grandes volumes de vapor extremamente inflamáveis e a inalação de concentrações muito elevadas de vapores, mesmo que breve, pode provocar inconsciência ou mesmo ser fatal.

Propano

Tal como o butano, este gás é geralmente utilizado como combustível gasoso para uso industrial, comercial e doméstico.

É um gás extremamente inflamável, podendo mesmo formarem-se misturas explosivas de ar/vapores à temperatura ambiente.

Derrames ou fugas deste gás geram grandes volumes de vapor extremamente inflamáveis, a inalação de concentrações muito elevadas de vapores, mesmo que breve, pode provocar inconsciência ou mesmo ser fatal.

Este gás é também inodoro, sendo geralmente adicionado a este gás um agente odorizante para auxiliar na detecção de fugas.

Ozônio

O ozônio (O3) é um gás bastante instável, a utilização deste gás está a aumentar no tratamento de água, em substituição do cloro, devido às suas propriedades esterilizantes.

Pesquisadores monitoram emissões de gases do efeito estufa na Caatinga

20 de outubro de 2016

Diego Freire  |  Agência FAPESP – Pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) monitoraram duas regiões da Caatinga, uma de mata nativa e outra de pasto, e concluíram que as mudanças do uso do solo na área de estudo não apresentaram impacto significativo nas emissões de gases do efeito estufa no bioma.
Verificaram também que as emissões na Caatinga são relativamente baixas quando comparadas com as de outros biomas. Entretanto, por ser uma região densamente povoada e, portanto, sujeita a grandes alterações humanas, é difícil determinar, segundo os pesquisadores, as tendências de emissões.

Iniciativa do Inpe com apoio da FAPESP é pioneira na medição de emissões de nitrogênio, dióxido de carbono e metano no bioma (foto: Wikimedia Commons) 

 

 A pesquisa "Impactos de mudanças climáticas sobre a cobertura e uso da terra em Pernambuco: geração e disponibilização de informações para o subsídio a políticas públicas", coordenada por Jean Pierre Henry Balbaud Ometto, foi realizada com o apoio da FAPESP no âmbito do Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais.

“Trata-se de estudos de medição das emissões de gases do efeito estufa a partir do solo nessa região. O objetivo foi investigar se o uso da terra e as consequentes mudanças na cobertura do solo alteram os ciclos biogeoquímicos e as emissões de gases do efeito estufa na Caatinga, que abrange uma área de 844.453 km² do território brasileiro: um bioma de grande biodiversidade endêmica e com outras características particulares que o fazem exclusivamente brasileiro”, disse Ometto.

As medições foram realizadas em 2013 e 2014 no município pernambucano de São João. De acordo com os resultados do monitoramento, as emissões de óxido nitroso (N2O) e de dióxido de carbono (CO2) foram significativamente superiores às de metano (CH4) na Caatinga durante o período estudado, mas não houve diferenças consideráveis entre as medições na área de vegetação nativa e naquelas sob cobertura de pasto. Por outro lado, as condições de temperatura e de umidade do solo impactaram significativamente as alterações das emissões de gases.

As emissões foram significativamente menores durante as estações secas. Isso porque a matéria orgânica, a disponibilidade de nutrientes e a atividade microbiana são minimizadas em condições de solo muito seco. Já a ocorrência de chuva estimula atividades microbiológicas e o aumento das emissões de CO2 e N2O.

“A exposição direta da superfície do solo à radiação solar altera sua dinâmica microbiológica em virtude das altas temperaturas, o que influencia as emissões de gases do efeito estufa. A umidade do solo também é essencial para a emissão desses gases, especialmente do nitrogênio, pois a atividade microbiana no solo e a decomposição da matéria orgânica dependem da disponibilidade hídrica”, disse Eráclito Sousa Neto, do Centro de Ciência do Sistema Terrestre do Inpe.

Mas ele alerta para outras variáveis que podem impactar as emissões. “As variáveis ambientais de temperatura e umidade do solo são importantes reguladores das emissões de gases; no entanto, a variabilidade elevada do clima e das precipitações, típica da Caatinga, associada a alterações antrópicas dificulta determinar as tendências de emissões para o bioma”, disse Sousa Neto.
Segundo os pesquisadores, os resultados do monitoramento revelaram que as emissões de gases do efeito estufa na região estudada são muito baixas, porque se trata de um sistema de dinâmica relativamente lenta, mas nem por isso são menos importantes.

“Quando se comparam as emissões da Caatinga com as de outros biomas, elas são relativamente baixas por conta de fatores como a dinâmica de decomposição do solo, a disponibilidade hídrica e uma cobertura vegetal menos pujante em termos de quantidade de carbono. No entanto, áreas áridas e semiáridas estão representadas em todos os continentes, cobrindo uma região importante do planeta e, geralmente, largamente ocupadas por atividades humanas, como o pastoreio e a agricultura de pequena escala, com processos antrópicos históricos e intensos”, disse Ometto. “A Caatinga brasileira integra esse cenário, que não deve ser ignorado.”

Dessa forma, as emissões relativas à mudança de uso do solo ou à dinâmica da decomposição da matéria orgânica podem não ser significativas em termos comparativos, mas a cobertura global da área associada à ocupação humana evidenciam sua importância.
“A modelagem atmosférica global indica, com certa consistência, que o Nordeste brasileiro deve enfrentar ainda mais períodos de seca intensa. Estamos falando de um número muito grande de pessoas que dependem da atividade agrícola e da pecuária de pequena escala, com uma perspectiva de sofrer impactos de secas mais frequentes e prolongadas, o que nos exige avanços científicos sobre as dinâmicas do funcionamento dos ecossistemas, dos sistemas de produção e da integração de diversos processos ambientais pelos ciclos bioquímicos. A Caatinga, em especial, passa por longos períodos naturais de seca que causam perdas nas colheitas e na produtividade da pecuária, tendo um impacto grave sobre a população”, disse Ometto.

Terras áridas e semiáridas cobrem aproximadamente 41% da superfície da Terra.

Os resultados do monitoramento do bioma pelos pesquisadores do Inpe estão no artigo Land cover changes and greenhouse gas emissions in two different soil covers in the Brazilian Caatinga, publicado pela revista Science of the Total Environment e disponível em dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.07.095.

Assinam o artigo Kelly Ribeiro, Eráclito Rodrigues de Sousa Neto, João Andrade de Carvalho Junior, José Romualdo de Sousa Lima, Rômulo Simões Cezar Menezes, Paulo José Duarte Neto, Glauce da Silva Guerra e Jean Pierre Henry Baulbaud Ometto.

Há lagos que explodem e matam em África, um deles ameaça dois milhões de pessoas

11 de Março de 2016, 04:37

Uma das maiores bombas-relógio do mundo. É o que se diz relação ao lago Kivu, um dos grandes lagos de África, devido à enorme quantidade de dióxido de carbono que está escondido sob as suas águas. Se um dia a nuvem de gás escapar, estima-se que dois milhões de pessoas correrão perigo de vida.

Não é uma maldição dos deuses nem, tampouco, um mistério que os cientistas não tenham descortinado. Até ao momento, só foram registradas duas erupções límnicas em todo o mundo, ambas em África, embora muitas outras possam ter ocorrido sem terem sido documentadas. Basicamente, este tipo de erupção, também conhecido como o fenômeno do “lago explosivo”, ocorre quando o dióxido de carbono (CO2) armazenado nas profundezas de um lago irrompe da água e liberta-se à superfície, asfixiando toda a vida animal que se encontra nas suas imediações: seres humanos, gado e outros animais selvagens, nada escapa.
Em 1984, na região Noroeste dos Camarões, uma nuvem de gás libertou-se do lago Monoun e asfixiou até à morte 37 pessoas que viviam nas suas redondezas. 

O pior foi o que aconteceu dois anos depois, no vizinho lago Nyos, quando um desastre natural semelhante matou 1.746 aldeões e cerca de 3 mil animais, devido a uma nuvem de 80 milhões de metros cúbicos de CO2 que escapou das suas águas profundas.

Felizmente, as duas massas de água doce são constantemente monitorizadas nos dias de hoje, existindo vários tubos que libertam gradualmente o gás para a atmosfera (sem qualquer perigo para a vida animal), evitando, assim, que se acumulem grandes quantidades com o passar do tempo. O risco, portanto, é que o CO2 se liberte todo de uma só vez, algo que, por agora, é muito improvável de acontecer outra vez
O problema é que existe um lago 1600 vezes maior do que o Nyos que tem a capacidade para acumular uma gigantesca quantidade de gás. Referimo-nos ao lago Kivu, situado entre a República Democrática do Congo e o Ruanda. De acordo com o biólogo George Kling, da Universidade do Michigan, nos Estado Unidos, em declarações à revista OZY, estamos perante a “maior bomba-relógio do mundo”. O nível elevado de gases aí existentes, a crer no investigador, é suficiente para matar cerca de dois milhões ao longo das suas margens.

O que provoca todo este perigo? A Coca-Cola explica!

A atividade vulcânica é o grande responsável pelos dois desastres que ocorreram nos Camarões, sendo que o rifte Albertina, uma falha geológica que atravessa a região do lago Kivu, é naturalmente propícia a este tipo de atividade. Daí o perigo.
No lago Nyos, a tragédia começou 400 anos antes, quando uma erupção hidrovulcânica criou a cratera onde repousa atualmente a sua massa de água. Todavia, a vários quilómetros abaixo da superfície do lago a atividade vulcânica nunca parou, gerando gás, principalmente CO2, que se foi infiltrando nas águas profundas, saturando-as. Este CO2, ao misturar-se na água, forma algo semelhante a uma bebida gasosa.

Ou seja, temos uma mistura gasosa, cheia de CO2, que quer sair para o exterior, tal como quando agitamos uma garrafa de Coca-Cola. Ela só não sai porque a massa de água que está por cima desta amálgama, devido ao seu peso, acaba por funcionar como se fosse a tampa da garrafa.
Sendo assim, o que fez com que a tampa fosse “furada” e cedesse, provocando um jorro explosivo de água gaseificada e a libertação do seu CO2 para a atmosfera? Segundo George Kling, uma forte chuvada ou um tremor de terra podem ser suficientes. Em Nyos, por exemplo, especula-se que a tragédia foi iniciada por um deslizamento de terra numa das suas margens, provocada por chuvas que duraram uma semana: a língua de terra terá furado as águas superficiais e o gás saiu do fundo.

No lago Kivu aconteceu o mesmo processo de acumulação de CO2. Tendo em conta que está numa zona de atividade sísmica, o receio de um desastre de grande dimensão é compreensível. Ao contrário do que acontece com os dois lagos dos Camarões, está-se perante uma quantidade de água tão grande que os métodos neles usados para drenar a água gaseificada não bastam.
Entretanto, e enquanto esboça algumas estratégias para evitar que o pior suceda, o governo do Ruanda aproveita o gás natural aí existente, o qual também contém metano, para dinamizar a economia do país. Trata-se, afinal de contas, do quinto maior depósito de metano do mundo.

África: Lago Nyos, o assasino

África: Lago Nyos, o assasino

Parece um filme de terror, mas é um fato. No dia 21 de agosto de 1986, às 19h30, a comunidade que habitava a região próxima ao lago Nyos, no noroeste dos Camarões, África, teve seu sossego perturbado por uma série de ruídos estranhos. Aproximadamente no mesmo horário uma nuvem branca se formou sobre a superfície do lago, permanecendo ali. Pouco depois, e sem aviso, uma bolha gigantesca emergiu violentamente das profundezas do lago, lançando suas águas a mais de 50 metros de altura. Em questão de segundos toda a população das redondezas, em um raio de 25 km a partir do lago, estava inconsciente. Algum tempo depois, algumas pessoas ainda estavam inconscientes, mas outras 1700 pessoas, bem como a maioria do gado que era criado ali, morreram. O Monstro do lago Nyos? Não. Uma substância química. Conheça esta história cientificamente alucinante!

O Lago Nyos é um lago formado no interior de um "maar" (designação utilizada em geomorfologia e vulcanologia para descrever uma cratera vulcânica alargada e pouco profunda criada por uma erupção freatomagmática, ou seja uma explosão de vapor causada pelo contacto da água subterrânea com lava ou magma), situado no noroeste de Camarões, África.

O Lago Nyos é profundo e situa-se a média altitude no flanco do Monte Oku, um vulcão inativo pertencente à Linha vulcânica dos Camarões. Uma barragem natural, formada por rocha vulcânica, mantém o lago. A desgasificação dos materiais vulcânicos subjacentes faz com que as águas do lago sejam extremamente ricas em dióxido e monóxido de carbono, o qual, quando libertado subitamente para a atmosfera pode causar a asfixia nas zonas vizinhas. Esse fenômeno ocorreu em 1986, causando mais de 1800 mortes.

Para um lago vulcânico armazenar CO2 (Gás Carbônico) como o Nyos, deve haver pelo menos duas condições:

• O lago deve ter pelo menos 50 metros de profundidade (porque a água que está nas profundezas do lago fica densa, impedindo o escapamento do CO2).
• O clima predominante deve ser quente (equatorial).

Hoje em dia, para impedir que o CO2 se acumule novamente, as autoridades responsáveis pelo Nyos instalaram dispersores de CO2 pela superfície do lago, para que não ocorra uma tragédia como aquela que aconteceu em 1986.

(01) A Tragédia

Na manhã de 22 de Agosto de 1986, um homem saiu com sua bicicleta da vila de Wum, na República dos Camarões, indo em direção ao lago Nyos. No caminho, ele notou um antílope morto ao lado da estrada e uns metros adiante, dois ratos, um cachorro e outros animais, todos também mortos. Decidiu ir a aldeia de Nyos para saber se alguém sabia o que tinha acontecido com os animais. A medida que se aproximava das cabanas feitas de barro e palha da aldeia, via as pessoas, cachorros, vacas, todos mortos caídos por toda parte, e então aterrorizado, procurou por alguém vivo nas choupanas, mas não encontrou ninguém e assustado, voltou para sua aldeia, para informar o ocorrido na aldeia de Nyos.

Assim que chegou em Wum, percebeu que não era o único, que outras pessoas de aldeias próximas também haviam chegado assustados, relatando terem ouvido uma explosão ou um estrondoso ruído a distância na noite anterior, em seguida, cheiros estranhos como se fossem ovos podres pairando no ar. As autoridades locais informaram o governador sobre a estranha ocorrência e esse solicitou ajuda a capital, mas Nyos se localizava numa região remota de Camarões, e demorou dois dias para uma equipe médica chegar ao local.

Os médicos encontraram uma catástrofe muito maior do que eles poderiam ter imaginado: Durante a noite, algo havia matado quase 1.800 pessoas. Além disso, mais de 3.000 bovinos e inúmeros animais selvagens e pássaros tinham sido mortos. O número oficial de mortos foi registrado como 1746 pessoas, mas isso era apenas uma estimativa, pois já se tinha passado 36 horas desde aquela noite fatídica, e os sobreviventes começaram a enterrar as vítimas em valas comuns, e muitos outros haviam fugido aterrorizados das aldeias cheias de cadáveres e se escondidos na floresta. Fosse o que fosse que matou aquelas pessoas e animais parecia ter desaparecido sem deixar vestígios tão rapidamente como havia chegado.

(02) Entendendo o que Aconteceu

Monica Lom Ngong, sobrevivente da tragédia, relata à BBC o cenário, cuja causa até aquele momento era desconhecida: "Fiquei rodeada de gente morta, alguns dentro de casa, outros fora, outros detrás das casas.... e os animais por toda a parte: vacas, cachorros, todos jaziam no solo, me deixando confusa. Na minha família, éramos 56, mas morreram 53", conta. Aquela noite havia sido macabra. Aldeias inteiras amanheceram sem vida, apenas com os corpos espalhados pelo chão. Não havia sinal de pânico.

A morte daquelas pessoas fora tão súbita que logo correram rumores de uma possível arma biológica. E se alguém estava fazendo testes secretos, os Estados Unidos queriam saber. Tanto que meses depois enviou ao local o cientista Haraldur Sigurdsson, para investigar os estranhos acontecimentos. A guerra biológica foi descartada totalmente. As vítimas pareciam ter sido sufocadas. Mas com que? Sigurdsson decidiu falar com as testemunhas e descobriu que houve quem tivesse visto o assassino. "Vimos uma nuvem branca e espessa a poucos metros da gente. Mas desapareceu em um instante", contou Motapon Oumarou.

O que tinha acontecido para causar tantas mortes em tão curto espaço de tempo, ninguém sabia, mas a notícia do desastre correu o mundo e pesquisadores da França (Camarões é uma ex-colônia francesa), Estados Unidos e de outros países chegaram para ajudar a descobrir. Os restos mortais das vítimas oferecia poucas pistas. Não havia evidência de hemorragia, trauma físico ou doença. Também estava descartado a teoria de teste com armas químicas, radiação ou gás venenoso e as vitimas não apresentavam sinais de sofrimento ou agonia. Elas simplesmente apagaram e caíram, morrendo enquanto dormiam ou cozinhavam na noite de 21 de agosto, sendo às 21 horas, a hora provável das mortes.

Vulcões são bem conhecidos como produtores de gases venenosos e asfixiantes e, em alguns casos, esses gases matam pessoas presas nas plumas vulcânicas: como foi o caso em Dieng Plateau em Java Central, Indonésia, onde 149 pessoas morreram em 1979, na esteira de uma comparativamente menor erupção freática - uma erupção impulsionado pela evaporação da água subterrânea, sem qualquer ejecção de material magmático. A possibilidade de que uma erupção freática ocorreu através dos lagos camaroneses não pode ser completamente descartada.

Um dos primeiros sinais importantes foi a distribuição das vítimas pela região, que tinham ocorrido um raio de 25 quilômetros ao redor do Lago Nyos. A quantidade de vítimas aumentava à medida que os pesquisadores se aproximavam do lago: nas aldeias periféricas muitas pessoas, especialmente aqueles que tinham permanecido dentro de suas casas, tinham sobrevivido, enquanto que em Nyos, que ficava a menos de três quilômetros de distância e era a aldeia mais próxima do lago, apenas 6 dos mais de 800 moradores ainda estavam vivos, e não importava se estavam dentro ou fora de suas casas, quando ocorreu as mortes. Antigas lendas locais chamavam o lago de “lago mau“, e diziam que de tempos em tempos, espíritos malignos saiam das águas e matavam às pessoas que viviam na região.

Mas foi a cor da água do lago Nyos que deu a maior pista: suas águas que normalmente eram de um azul profundo, estavam com uma coloração avermelhada e então, os pesquisadores começaram a se perguntar se havia algo mais no “lago mau” do que lendas. O lago tem aproximadamente dois quilômetros quadrado e uma profundidade de 230 metros e foi formado dentro da cratera extinta de um vulcão.

Os pesquisadores começaram a se questionar se o vulcão sob o lago tinha voltado a ativa e no processo lançado algum gás desconhecido suficiente para matar todos os seres vivos ao seu redor. A teoria era convincente, mas levantava duvidas: Uma erupção capaz de libertar gases suficiente para matar todos os seres vivos numa área tão grande, não passaria despercebido e teria sido violenta e acompanhado de muita atividade sísmica. Mas nenhuma das testemunhas relatou tremores e relatórios de uma estação sísmica distante 250 quilômetros, negava atividade incomum na região. Outro fato que descartava tremores de terra, era que objetos nas prateleiras das casas onde haviam sido encontrados vítimas, permaneciam intactos nos seus respectivos lugares e um fato curioso, às lamparinas a óleo nas casas, estavam todas apagadas, mesmo as que tinham bastante óleo em seus recipientes, portanto, alguma coisa havia apagado as lamparinas.

O material que dava a cor avermelhada na superfície da água, eram partículas de ferro dissolvido, normalmente encontradas no fundo de lagos e os pesquisadores começaram a testar amostras de água retiradas de várias profundidades no lago. De alguma forma o sedimento no fundo do lago Nyos tinha sido mexido e trazidos para a superfície, onde ele virou a cor de ferrugem depois de entrar em contato com o oxigênio. Os cientistas também descobriram níveis elevados e anormais de dióxido de carbono (CO2) dissolvidos ou “em solução” na água. Amostras de água retiradas a 15 metros de profundidade continha tanto dióxido de carbono que, quando foram puxados para a superfície, onde a pressão da água era menor, o CO2 dissolvido veio borbulhando, exatamente como se alguém agitasse uma garrafa de refrigerante quente e, em seguida, tirasse a tampa.

"Era algo difícil de entender, até que topamos com documentos de pilotos de guerra narrando que o uso de altas concentrações de CO2 funciona como um alucinógeno sensorial. Uma das alucinações mais citadas foi o odor de ovos podres e pólvora", diz George Kling, Universidade de Michigan.

O vulcão de que se formou o Lago Nyos pode estar extinto há muito tempo, mas o magma ainda estava ativo embaixo da superfície da Terra e liberando dióxido de carbono, não apenas no lago Nyos, mas por toda a região. Na verdade, não é incomum em Camarões, encontrar sapos e outros pequenos animais sufocados em poças com alta concentração de CO2, que se formam no chão. O dióxido de carbono é inodoro, incolor e não tóxico e é mais pesado que o ar e podem ficar concentrados em pontos baixos até que o vento sopre-os para longe, dissipando-os.

Lagos com dióxido de carbono podem sem encontrados em qualquer parte pelo mundo afora, mas o CO2 se dissipa num processo chamado de “convecção” que com a ajuda da chuva, frio e vento, faz a água da superfície ficar mais densa do que as camadas mais abaixo, e assim o dióxido de carbono é empurrado para cima, se dissolvendo no ar, já no lago Nyos, o dióxido de carbono não se dissipava, e foi se acumulando no fundo do lago, devido a uma série de fatores, como o lago ser cercado por montes altos, que bloqueavam os ventos e o clima tropical do país, permanecendo quente durante o ano todo, fazendo a temperatura da água ficar constante e não variando muito nas estações climáticas. Por último, o lago era profundo, mesmo quando a superfície era agitada, muito pouco desta agitação chegava ao fundo do lago.

Há um limite para a quantidade de CO2 na água e a medida que as camadas inferiores tornam-se saturadas, o dióxido de carbono é empurrado para cima para onde a pressão é suficientemente baixa e ele começa a sair da solução. Neste ponto qualquer perturbação, um deslizamento de terra, tempestade, ou mesmo ventos fortes pode desencadear e fazer o CO2 borbulhar para a superfície. E quando as bolhas começam a subir, elas podem causar um sifão ou efeito “chaminé”, desencadeando uma reação em cadeia que, em uma reviravolta gigantesca pode fazer com que o lago vomite CO2 que vinha acumulando por décadas. Até nossos corpos produzem dióxido de carbono e o ar que respiramos consiste de cerca de 0,05% de CO2. O que o torna um assassino em certas circunstâncias é o fato dele ser mais pesado do que o ar. Se escapar uma quantidade suficiente para o ambiente de uma só vez, ele desloca o ar no chão, tornando a respiração impossível. Uma mistura de 10% de CO2 no ar pode ser fatal: até 5% pode apagar uma chama, o que explica por que as lamparinas estavam apagadas.

Nos meses seguintes ao desastre no lago Nyos, os pesquisadores continuaram a monitorar os níveis de dióxido de carbono nas águas do lago. Quando os níveis começaram a aumentar novamente, eles concluíram que sua teoria estava correta. Relatos de testemunhas que estavam em lugares altos nas colinas acima do lago, e assim sobrevivendo a tragédia, descreveram que o lago começou a borbulhar estranhamente no dia 17 de agosto, provocando uma nuvem nebulosa branca que se formou acima da superfície da água. Então, sem aviso em 22 de agosto, o lago de repente explodiu. O dióxido de carbono tinha tomado tanto espaço no lago que 1,2 quilômetros cúbicos de CO2 foi finalmente lançado para fora, o suficiente para encher 10 estádios de futebol em menos de 20 segundos.

O termo "erupção limnic" foi cunhado pela primeira vez por JC Sabroux na Conferência da UNESCO, em março de 1987 em Yaounde, sobre o desastre no Lago Nyos, a fim de ter em conta a analogia com a erupção vulcânica, também alimentado por bolhas de gás ascendente e expandir em um líquido (o magma). A erupção limnic, o mecanismo de que foi aperfeiçoada por K. Tietze, explica satisfatoriamente a sequência de acontecimentos e consequências dos desastres Monoun e Nyos, e sugere uma possível mitigação deste novo risco geológico.

(03) A Nuvem Assassina

Essa nuvem de CO2 ultrapassou os montes ao redor do lago e avançou vale abaixo a uma velocidade de 72 quilômetros por hora e matando tudo pelo caminho. Para as pessoas que viviam na aldeia mais próxima do lago, a morte era quase inevitável. Algumas pessoas nas encostas mais altas, tiveram a presença de espírito de subir mais ainda e sobreviveram. Um sobrevivente que viu seus vizinhos caindo como moscas, um atrás do outro, relatou posteriormente que só não morreu, porque pressentiu o perigo e saltou em sua motocicleta e conseguiu se manter à frente do gás, acelerando como podia. Poucos foram os sortudos, a maioria das pessoas não percebeu o perigo, até que foram sendo superados pelo gás. Mesmo que tivessem pressentido, teria sido impossível de superar a velocidade da nuvem mortal.

Ninguém no caminho da nuvem conseguiu escapar seus efeitos letais. A descoloração da pele encontrados em algumas vítimas foram tentativamente interpretadas como queimaduras, mas esse diagnóstico ainda é controverso. Estas mesmas testemunhas que sobreviveram em lugares mais altos relataram um barulho proveniente do lago Nyos, e flashes de luz visível sobre o lago (que ainda não foram explicadas. "Fogo fátuo"?!). Somado aos desastres que ocorreram durante a noite, a escuridão adicionou mistério a esta catástrofe natural terrível.

Martin Kiné vem de uma aldeia perto de Nyos. Perdeu o seu pai na catástrofe de 21 de agosto de 1986 e não esquece esses momentos. "Nesse dia, como de costume, o meu pai foi controlar o seu rebanho", conta Martin. "Entretanto fez-se tarde, pelo que decidiu dormir ali e voltar para casa no dia seguinte. Pagou com a vida essa decisão".

Nas aldeias mais distantes do lago, as pessoas tinham uma melhor chance de sobrevivência, especialmente se ignorassem o barulho estranho que vinha de fora. Alguns sobreviventes disseram que soava como um tiro ou uma explosão; outros descreveram como um estrondo. Mas as pessoas curiosas, que saíram de suas casas para ver de onde o barulho vinha, ou para ver o que estava causado o cheiro de ovo podre, rapidamente desmaiaram e morriam na porta e seus familiares vendo a pessoa caída, morriam também ao se aproximarem. As pessoas que estavam no interior das choupanas, com suas janelas e portas fechadas tiveram uma chance melhor de sobreviver. Houve até casos em que havia suficiente quantidade de CO2  que se infiltrou nas casas e sufocou as pessoas que estavam deitadas dormindo, mas não o suficiente para matar as pessoas no mesmo cômodo, mas em pé com suas cabeças acima do gás. Alguns destes sobreviventes nem sequer perceberam nada incomum, até verificar depois seus entes queridos e descobrirem que estavam mortos.

Mas o desastre no Lago Nyos não foi o primeiro incidente da história, mas o segundo registrado oficialmente e estudado. Dois anos antes, em uma manhã de 1984 no Lago Monoun, também em Camarões, houve um evento parecido. Ahadji Abdou estava a caminho de sua granja quando viu uma cena que nunca iria esquecer, nas proximidades do lago Moroun. "Pensei que fosse um acidente de trânsito. Desci da bicicleta e fiquei paralisado. Havia muita gente morta em todas as partes da estrada. Algo terrível havia acontecido", diz. Em questão de horas foram encontrados 37 corpos. "Escutamos que haviam sido massacrados. Nos contaram que 12 pessoas estavam em um caminhão e que 10 morreram. O motorista foi o primeiro a sair e ver se estava acontecendo alguma coisa com o motor, que parou. O resto dos homens decidiram sair do veículo e morreram", disse à BBC Motapon Oumarou. O pânico tomou conta do lugar, conta o médico Pierre Zambou, o primeiro a chegar ao local. "Nunca havíamos visto algo assim. Parecia que tinham sido vítimas de uma doença altamente contagiosa. Não tínhamos máscaras nem ataduras. Colocamos todos em um jipe militar e os levamos dali", conta. Levou cerca de um ano para descobrir o que tinha acontecido em Nyos. Então, quando se percebeu que o lago estava se enchendo de dióxido de carbono novamente, o governo de Camarões evacuou todas as aldeias dentro do raio de 30 quilômetros ao redor dos lagos Nyos e Monoun. Em ambos os casos, sem aviso prévio, uma nuvem de gás denso irrompeu o lago, cobrindo a área circundante com um manto mortal com várias dezenas de metros de espessura, por uma quantidade de tempo desconhecida.

Lago Monoun

Dez anos mais tarde, graças à dedicação de cientistas - como H. Sigurdsson, K. Tietze, G. Kling, W. Evans, M. Kusakabe e G. Tanyileke, para citar apenas alguns - que colocou ambos os lagos sob quase contínua escrutínio, as causas e os mecanismos dessas tragédias são muito melhor compreendido, embora ainda não totalmente elucidado. Porém, o Lago Nyos continua sendo potencialmente letal. Geólogos estimam que o lago contenha de 300 a 400 milhões de metros cúbicos de dióxido de carbono. Esse total é cerca de 16 mil vezes a quantidade média encontrada em um lago deste tamanho. Em 2001, os cientistas instalaram no lago um tubo com cerca de 200 metros de comprimento.

Agora, a pressão da liberação do CO2 faz com que um jato de água atinja uma altura aproximadamente 54 metros no ar. Ao longo de um ano, cerca de 20 milhões de de metros cúbicos de ar foram liberados. Embora tenha sido um primeiro passo bem sucedido, é preciso remover mais gás para que o lago se torne totalmente seguro.

(04) Perspectivas e Reconstrução

Lago Kivu

Há três lagos do mundo que contêm uma elevada proporção de gás dissolvido: Lagos Nyos e Monoun, nos Camarões e Lago Kivu, na fronteira entre o Ruanda e a República Democrática do Congo. Este último contém mil vezes mais gás do que o Lago Nyos. Aproximadamente um quinto deste gás é metano. Isso não é nada menos do que um tesouro inexplorado adormecidos nas profundezas do lago. A extração e utilização deste metano poderia revolucionar totalmente a economia da região. O ambiente de dados de várias empresas levou a cabo um ambicioso programa destinado a explorar este recurso milagroso.

O desastre de Nyos fez com que todos os lagos profundos da África e da Indonésia fossem examinados. A conclusão a que se chegou foi a de que todos eram seguros, exceto um: o lago Kivu, em Ruanda. O lago, na fronteira com a República Democrática do Congo, é um dos maiores e mais profundos do continente – e milhares de pessoas vivem no seu entorno. No entanto, a única coisa que poderia detonar uma liberação mortífera de gás seria um incidente geológico em grandes proporções. O problema é que o lago Kivu está localizado justamente em uma zona de terremotos e rodeado de vulcões, incluindo o monte Nyiragongo.

A localidade de Nyos continua sendo considerada uma zona de risco pelas autoridades, mas as medidas adotadas tranquilizaram muitas centenas de pessoas deslocadas, que, tal como Martin Kiné, começam a regressar para ali se instalarem de novo. "Voltei para Nyos no ano passado porque percebi que o Governo e os seus parceiros estão tomando muitas medidas para que uma catástrofe deste tipo não se volte a repetir", garante.

Entre 2010 e 2014, a intervenção da União Européia na região cifrou-se em 14,5 milhões de euros, possibilitando a realização de obras para reforçar a barragem do lago, a construção de vias de acesso e o acompanhamento da reinstalação das populações. Estima-se que o número de beneficiários indiretos das ações da UE chegue aos 10 mil.

"Já decidimos onde vai ser construída a nova escola. Os responsáveis da Emida, uma organização que beneficia das ajudas da UE, aguardam agora a luz verde das autoridades públicas", explica Olivier Tang Kuma, o príncipe herdeiro da aldeia. O seu olhar ilumina-se quando refere o que qualifica de "Renascimento da aldeia de Nyos". Na sua opinião, as iniciativas que se multiplicam para fazer reviver esta zona sinistrada constituem "uma dádiva divina".

Aboubakar Soulemane Maoko, dignitário da comunidade muçulmana partilha deste otimismo: "Recebemos de braços abertos a ajuda da União Europeia. Graças a esta ajuda e à Emida, foi, por exemplo, possível construir escolas, pontos de abastecimento em água potável, e moinhos e preparar zonas de cultivo, que são essenciais para os habitantes das aldeias". "Procuramos melhorar as condições de vida das populações, mas também incentivar as que vivem ainda nos campos de refugiados criados após a catástrofe a regressar às suas aldeias de origem onde hoje abundam as pastagens naturais", afirma Claude Olivier Bagneken, secretário executivo da Emida. Lançado na metade do ano de 2014, o projeto deverá durar dois anos. Para além da construção de infraestruturas de base, atualmente em curso, o projeto facilitou o reforço das capacidades das associações locais e permitiu formar mais de 200 pessoas na prevenção da violência no meio educativo e na gestão de conflitos sociais.

Em 2012, graças aos recursos do Fundo Europeu para o Desenvolvimento, a UE lançou a primeira fase das obras de reforço da barragem do lago. Trata-se de eliminar os riscos ligados a uma possível ruptura da barragem natural que retém as águas do lago. Grégory Tanyileke, geólogo e chefe da missão encarregada do projeto, recorda-se destes momentos como um marco importante das intervenções europeias naquela zona. "O sucesso desta primeira fase, assim como os estudos científicos que permitiram perceber o que esteve na origem da catástrofe de 1986, constituem motivos reais de otimismo", afirma. Os habitantes da região parecem ter ouvido a sua mensagem e. pouco a pouco, vêm instalar-se nas imediações do lago, apesar das recordações dolorosas que guardam da catástrofe de 1986.

Nova Zelândia pode criar imposto por flatulência animal

 

 

Há 54 milhões de ovelhas e vacas na Nova Zelândia

O governo da Nova Zelândia quer que os fazendeiros do país paguem o equivalente a US$ 4,9 milhões por ano em um novo imposto para ajudar a reduzir o efeito estufa, causado pela flatulência dos seu rebanho de 54 milhões de cabeças de gado e ovelhas.

Mas os fazendeiros dizem que vão lutar contra a proposta de aumento do impostos.

A iniciativa é parte da ação do governo neozelandês para cumprir as metas assumidas no Protocolo de Kyoto, que trata da redução da emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa.

Cientistas na Nova Zelândia estimam que a flatulência, principalmente arrotos, de veados, ovelhas, bois e bodes é responsável por 90% das emissões de gás metano no país e mais da metade dos gases que provocam o efeito estufa.

Custos

O dinheiro do imposto será usado para financiar um departamento de pesquisas sobre emissões de gás ligado à agropecuária.

A Nova Zelândia assinou o acordo de Kyoto e concordou em reduzir suas emissões de gases que, segundo pesquisas, seriam uma das principais causas das mudanças climáticas.

Os fazendeiros argumentam que a redução de emissões de gases beneficia a todos e, por isso, os custos deveriam ser distribuídos entre todos os contribuintes.

"Essa decisão é um novo exemplo da vontade do governo de agir dentro do interesse público amplo, mas com a expectativa de que a área rural da Nova Zelândia pague por sua generosidade", disse o presidente da federação de fazendeiros.

Arroto

A maior parte das emissões de gases dos animais tem origem nos arrotos de ovelhas e vacas que são ricos em gás metano.

O rebanho da Nova Zelândia é de cerca de 46 milhões de ovinos e 9 milhões de bovinos.

O imposto vai custar cerca de US$ 0,05 por ovelha por ano e US$ 0,42 por bovino também por ano.

Veados e bodes também serão tributados, mas porcos e aves - que também contribuem para as emissões de gases - serão isentos.

Amônia

Propriedades e usos

Erivanildo Lopes da Silva*

Em Química, estudamos, dentre outros temas, as características dos elementos existentes na natureza. E entre os variados elementos que existem, podemos destacar alguns mais empregados ou produzidos na indústria - e que são utilizados em outras áreas. E, entre esses, temos a amônia.

A amônia é um gás incolor, bastante tóxico, que se dissolve bem na água. Uma vez em meio aquoso, a amônia forma o hidróxido de amônio (NH₄OH):



O NH₃ pode ser preparado em laboratório aquecendo-se um sal de amônio com hidróxido de sódio (NaOH). Na verdade, é um teste comum para identificação de compostos de NH₄⁺ (amônio):

Diferentes aplicações

A produção mundial de amônia é praticamente feita por meio da reação entre os gases N₂ e H₂, pelo processo denominado Haber-Bosch:



Esta reação deve ocorrer em condições de pressão e temperatura ideais. Essas condições são favorecidas por meio do processo Haber-Bosch, para que se consiga obter um maior rendimento na produção da amônia.

A amônia serve de matéria-prima para um número elevado de aplicações. Ela é utilizada na fabricação de fertilizantes agrícolas, fibras e plásticos, de produtos de limpeza, de explosivos, etc.

Entre tantos empregos, podemos destacar:

• Fertilizantes: sulfato de amônio, fosfato de amônio, nitrato de amônio e uréia.
• Produtos químicos: ácido nítrico (utilizado na preparação de explosivos).
• Fibras e plásticos: nylon e outras poliamidas.
• Produtos de limpeza: detergentes e amaciadores de roupa.
  
  

  Bibliografia

• LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5ª edição, São Paulo: Edgard Blucher, 1999.
• MAINIER et al. A água sanitária: um experimento relacionando o cotidiano ao ensino de química. Rio de Janeiro: CBE, 2001.

Gases nobres

Hélio, argônio, neônio, xenônio, criptônio

Júlio C. de Carvalho*

Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação

No final do século 19, toda uma família da tabela periódica foi isolada, quase de uma só vez: os gases nobres.

Os gases nobres (os elementos da família 18 da tabela periódica) são gases monoatômicos que possuem a camada eletrônica mais externa completa. Por isso, são elementos de baixíssima reatividade, que chegaram a ser chamados de inertes até que se provasse que é possível fazer alguns compostos com os representantes mais "pesados" da família. Por exemplo, Kr, Xe e Rn podem formar compostos químicos (mas com o F, Cl e O, os elementos mais eletronegativos, e em condições enérgicas).

Veja abaixo a distribuição eletrônica dos gases nobres. Repare que não há orbitais (nem subníveis) semipreenchidos, o que explica a pouca reatividade da família.

2He

10Ne

18Ar

36K

54Xe

86Rn

1s2

2s2

2p6

3s2

3p6

3d10

4s2

4p6

4d10

4f14

5s2

5p6

5d10

6s2

6p6

Quanto à descoberta tardia dessa família, vamos ver um pouco mais do histórico:

Hélio, é claro, no Sol

Justiça seja feita, o hélio não só foi descoberto bem antes dos outros gases nobres, como também foi o primeiro elemento descoberto fora da Terra: seu nome deriva do grego "hélios" (Sol), porque a sua presença foi determinada na coroa solar, em 1868, através da técnica de espectroscopia, em que se usa um prisma ou malha de difração para decompor a luz em diversos comprimentos de onda. Como cada elemento tem uma "assinatura" espectral única, foi possível deduzir que uma linha amarela (587,5nm) - até então não observada - deveria ser de um novo elemento. Esse novo elemento só foi isolado na Terra em 1895, e é relativamente raro aqui porque é capaz de escapar para o espaço. Ironicamente, o hélio é o segundo elemento mais abundante no universo, atrás apenas do hidrogênio.

Outros gases nobres

O próximo gás nobre descoberto foi o argônio (que é relativamente abundante na Terra, com quase 0,93% da atmosfera). Esse gás foi descoberto em 1894, quando Rayleigh e Ramsay tentavam determinar porque o nitrogênio isolado do ar (após a remoção do oxigênio e gás carbônico por reação) era mais denso que o nitrogênio produzido por reação (decomposição de amônia).

Os cientistas imaginaram que deveria haver um contaminante mais pesado no nitrogênio "do ar", ou algo mais leve no nitrogênio da amônia. Tratando o nitrogênio "do ar", com magnésio, para remover o N₂, obtiveram um resíduo resistente a reações: o argônio. O nome argônio vem do grego "argos" ou "inativo", em referência à sua inércia química.

Imaginando que outros gases pouco reativos poderiam ser isolados do ar (e completar a tabela periódica), Ramsay e Travers trabalharam intensamente para isolar, nessa ordem, o hélio (1895), o criptônio (do grego "kryptos", ou escondido - já que a sua quantidade no ar são ínfimos 0,0001%), o neônio (do grego "neo", ou novo) e o xenônio (do grego "xenos", estrangeiro). Os três foram isolados em 1898. O radônio, um gás radioativo cujo isótopo mais estável tem uma meia-vida de cerca de 4 dias, foi isolado em 1900 por Dorn. Por causa dessa curta meia-vida, o radônio é muito raro: apresenta-se com apenas 10^-15ppm na atmosfera.

Abundância e inércia química

Por quê esses gases passaram tanto tempo desconhecidos? Afinal, já havia químicos em busca da sistematização das substâncias e elementos químicos há pelo menos dois séculos, à época desses isolamentos. Que o xenônio, por exemplo, tenha sido descoberto tarde, entende-se - afinal, é um elemento relativamente escasso. Mas o argônio? Há 25 vezes mais argônio no ar do que CO₂!

Ocorre que, sendo relativamente inertes, os gases nobres não participavam de reações e eram contabilizados como N₂ ou como um erro experimental (erros de 1 ou 2% são considerados pequenos, dependendo da área em que se pesquisa). Só quando uma busca sistemática, feita sobretudo por Rayleigh, foi conduzida é que se isolou esses gases.

Destilação fracionada do ar

Outra razão importante para a demora no isolamento desses gases é a forma de separação. Afinal, remover os gases reativos (N₂, O₂, CO₂, CO e outros) do ar é relativamente fácil. Mas, e quando se chega a uma mistura de gases nobres, como é que a separação pode ser feita? É aí que entra a destilação fracionada: os gases são liquefeitos e lentamente destilados, de forma que vão escapando da mistura de acordo com o seu ponto de ebulição. A tecnologia para essa liquefação, que exige temperaturas muito baixas, foi aperfeiçoada no final do século 19.

Veja no quadro a seguir a temperatura de ebulição dos principais gases presentes no ar liquefeito:

Gás	Ponto de ebulição (oC)	Abundância no ar (ppmv)	Principais usos
He	-268,9	5	Resfriamento de ímas em equipamentos médicos; mergulhos de profundos
Ne	-245,9	18	Luminosos
Ar	-185,7	9300	Lâmpadas incandescentes, atmosferas inertes
Kr	-151	1	Luminosos e lâmpadas
Xe	-109	0,09	Lâmpadas
N2	-195,8	790000	Matéria prima para adubos e indústria química
O2	-183	200000	Matéria prima para a indústria, gás de uso hospitalar

Devido à proximidade de pontos de ebulição, é mais difícil separar o Ar do O₂ e o He do Ne. De forma geral, como a liquefação do ar é feita em larga escala, para obtenção de N₂ e de O₂, há uma produção suficiente de gases nobres - à exceção do hélio. Esse gás é produzido de forma mais barata a partir de gás natural (onde pode aparecer com até alguns %), mas tamanha é a sua utilidade em equipamentos biomédicos, que se prevê uma relativa escassez nos próximos anos. 

 

*Júlio C. de Carvalho é engenheiro químico e professor do curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da UFPR.