Medição de Ozônio Troposférico

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Measuring Tropospheric Ozone

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07:49 min
April 30, 2023

Visão Geral

Fonte: Laboratórios de Margaret Workman e Kimberly Frye – Universidade Depaul

O ozônio é uma forma de oxigênio elementar (O3), uma molécula de três átomos de oxigênio ligados em uma estrutura altamente reativa como um agente oxidante. O ozônio ocorre tanto na estratosfera quanto nos níveis de troposfera da atmosfera. Quando na estratosfera (localizada a aproximadamente 10-50 km da superfície da Terra), moléculas de ozônio se formam à camada de ozônio e ajudam a evitar que raios UV prejudiciais atinjam a superfície da Terra. Em altitudes mais baixas da troposfera (superfície – aproximadamente 17 km), o ozônio é prejudicial à saúde humana e é considerado um poluente atmosférico contribuindo para a poluição fotoquímica(Figura 1). Moléculas de ozônio podem causar danos diretamente ao danificar o tecido respiratório quando inaladas ou indiretamente, prejudicando tecidos vegetais(Figura 2) e materiais mais macios, incluindo pneus em automóveis.

O ozônio troposférico ao ar livre é formado no nível do solo quando óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (VOCs) de emissões de automóveis são expostos à luz solar. Consequentemente, as preocupações com a saúde sobre as concentrações de ozônio aumentam em condições ensolaradas ou quando e onde o uso do automóvel é aumentado.

Reação: NO2 + VOC + luz solar → O3 (+ outros produtos)

O ozônio troposférico interior é formado quando descargas elétricas de equipamentos usando altas tensões (por exemplo, purificadores de ar iônicos, impressoras a laser, fotocopiadoras) quebram as ligações químicas do oxigênio atmosférico (O2) no ar ao redor do equipamento:

O2 → 2 O

Os radicais livres de oxigênio dentro e ao redor da descarga elétrica recombinam para criar ozônio (O3).

2 O + 2 O2→ 2 O3

Figure 1
Figura 1: Panorama da Ponte Golden Gate

Coloração característica para poluição na Califórnia no banco de nuvens bege atrás da Ponte Golden Gate. A coloração marrom é devido ao NOx na poluição fotoquímica.

Figure 2
Figura 2: Plantas danificadas pelo ozônio. A linha de cima é normal, a linha inferior foi exposta ao ozônio.

Princípios

Procedimento

1. Preparação do papel de Schönbein Coloque 100 mL de água destilada em um béquer de 250 mL. Adicione 11/4 colheres de chá de amido de milho. Coloque uma barra de mexida no béquer e coloque o béquer em uma placa quente/mexa. Aqueça em uma configuração média a alta, e mexa a mistura lentamente até que fique perto de aproximadamente 90 °C. A mistura é gelada quando engrossa e se torna um pouco translúcida. Retire o béquer da fonte de calor, adicione 1/4 colher de chá de iodeto de potássio e mexa bem. Esfrie a solução antes de aplicar no papel do filtro. Coloque um pedaço de papel filtro em uma placa de vidro ou segure-o no ar, e usando uma pequena escova de tinta, escove cuidadosamente a pasta sobre o papel do filtro. Vire o papel do filtro e faça o mesmo do outro lado. Tente aplicar a pasta o mais uniformemente possível. Coloque o papel durante a noite e longe da luz solar, ou coloque em uma temperatura baixa (20 °C) secando o forno para secar. Uma vez que o papel esteja seco, use a tesoura para cortar o papel do filtro em tiras de 1 polegada de largura. Se armazenar o papel para uso posterior, coloque as tiras em um saco plástico vedado ou jarra de vidro, sob a luz solar direta. 2. Medição do ozônio Pulverize tiras de papel de teste com água destilada e pendure um mínimo de três tiras em cada local de coleta de dados fora da luz solar direta. Pendure-se com segurança ao gravar ou prender uma extremidade da faixa a uma estrutura (por exemplo, parede, blocos de estacionamento, postes de luz). As tiras também podem ser penduradas usando arame com uma extremidade empurrada para o chão e a outra extremidade presa à faixa. Certifique-se de que as tiras fiquem desobstruídas. Exponha o papel por aproximadamente 8h. Observe onde cada tira foi pendurada e use dados meteorológicos para registrar a localização da umidade relativa durante a exposição ao papel. Alternativamente, um psicorômetro pode ser usado para medir a umidade relativa de cada local. Se os resultados não forem registrados imediatamente, sele a tira em um recipiente hermético após a exposição. Para observar e registrar os resultados dos testes, pulverize o papel com água destilada. Observe a cor comparando-a com a escala de cores fornecida e registrando o número de Schönbein correspondente. Calcule o número médio de Schönbein para cada site. Use os dados de umidade relativa para cada local e o Gráfico numérica de Umidade Relativa(Figura 3)para converter as médias do local de Schönbein em concentração de ozônio (ppb). Figura 3. Gráfico de números de umidade relativa schönbein

Resultados

Use a escala numérica de Schönbein(Figura 4) para análise quantitativa do ozônio. O gráfico é usado para comparar com os papéis amostrais após 8h de exposição em locais amostrais. Use o Gráfico numérica de Umidade Relativa schönbein para converter as pontuações de Schönbein em concentração de ozônio (ppb) (Figura 5). A pontuação aumenta com o aumento da intensidade da cor, com a violeta mais escura no lado direito da escala. Os resultados …

Applications and Summary

A exposição ao ozônio troposférico é prejudicial à saúde humana; conhecido por causar dor no peito, tosse, irritação na garganta e congestão. O ozônio também interfere com a função pulmonar, exacerbando sintomas de bronquite, enfisema e asma, e pode danificar permanentemente o tecido pulmonar.

Locais ao ar livre de quantidades aumentadas de luz solar e áreas urbanas experimentam níveis mais elevados de ozônio troposférico devido ao aumento da quantidade e densidade de emissõ…

Transcrição

1. Preparação do papel de Schönbein Coloque 100 mL de água destilada em um béquer de 250 mL. Adicione 11/4 colheres de chá de amido de milho. Coloque uma barra de mexida no béquer e coloque o béquer em uma placa quente/mexa. Aqueça em uma configuração média a alta, e mexa a mistura lentamente até que fique perto de aproximadamente 90 °C. A mistura é gelada quando engrossa e se torna um pouco translúcida. Retire o béquer da fonte de calor, adicione 1/4 colher de chá de iodeto de potássio e mexa bem. Esfrie a solução antes de aplicar no papel do filtro. Coloque um pedaço de papel filtro em uma placa de vidro ou segure-o no ar, e usando uma pequena escova de tinta, escove cuidadosamente a pasta sobre o papel do filtro. Vire o papel do filtro e faça o mesmo do outro lado. Tente aplicar a pasta o mais uniformemente possível. Coloque o papel durante a noite e longe da luz solar, ou coloque em uma temperatura baixa (20 °C) secando o forno para secar. Uma vez que o papel esteja seco, use a tesoura para cortar o papel do filtro em tiras de 1 polegada de largura. Se armazenar o papel para uso posterior, coloque as tiras em um saco plástico vedado ou jarra de vidro, sob a luz solar direta. 2. Medição do ozônio Pulverize tiras de papel de teste com água destilada e pendure um mínimo de três tiras em cada local de coleta de dados fora da luz solar direta. Pendure-se com segurança ao gravar ou prender uma extremidade da faixa a uma estrutura (por exemplo, parede, blocos de estacionamento, postes de luz). As tiras também podem ser penduradas usando arame com uma extremidade empurrada para o chão e a outra extremidade presa à faixa. Certifique-se de que as tiras fiquem desobstruídas. Exponha o papel por aproximadamente 8h. Observe onde cada tira foi pendurada e use dados meteorológicos para registrar a localização da umidade relativa durante a exposição ao papel. Alternativamente, um psicorômetro pode ser usado para medir a umidade relativa de cada local. Se os resultados não forem registrados imediatamente, sele a tira em um recipiente hermético após a exposição. Para observar e registrar os resultados dos testes, pulverize o papel com água destilada. Observe a cor comparando-a com a escala de cores fornecida e registrando o número de Schönbein correspondente. Calcule o número médio de Schönbein para cada site. Use os dados de umidade relativa para cada local e o Gráfico numérica de Umidade Relativa(Figura 3)para converter as médias do local de Schönbein em concentração de ozônio (ppb). Figura 3. Gráfico de números de umidade relativa schönbein