Ozono com origem verde

Um estudo realizado por um grupo de investigadores da Universidade de Virgínia, nos Estados Unidos e publicado pela Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) em Maio de 2010, conclui que o kudzu (Pueraria montana), uma trepadeira leguminosa da família das ervilheiras e dos feijoeiros, pode contribuir de forma significativa para o aumento dos níveis de ozono na troposfera, principalmente nos meses de Verão.

A figura seguinte apresenta um kudzu “ em flor”, tirada no Japão (Crédito fotográfico: Myia/Wikipedia).

O kudzu, é uma trepadeira originária do Japão e sudeste da China. Foi introduzido nos Estados Unidos nos finais do século XIX como planta ornamental e fonte de forragem (material que serve para alimentação do gado). Também foi utilizada para retardar a erosão de solos agrícolas.

Actualmente o kudzu é considerado uma espécie invasiva particularmente agressiva nos Estados Unidos. Com uma grande capacidade de crescimento (pode crescer quase 20 metros num ano), invade facilmente qualquer tipo de terreno.

A figura seguinte apresenta um campo arborizado, quase todo invadido por kudzo, no Mississípi, Estados Unidos (Crédito fotográfico: Galen Parks Smith /Wikipedia).

Como todas as leguminosas o kudzu contribui para a fixação de azoto no solo. Esta capacidade é um dos factores responsáveis pelo seu crescimento agressivo. Mas este facto torna o kudzu indirectamente responsável pela produção de grandes quantidades de óxidos de azoto.

Para além disso o kudzu produz isopreno, um composto orgânico volátil (ou VOC) utilizado pela planta para protecção contra temperaturas excessivas e contra a acção nociva de espécies reactivas de oxigénio.

A reacção entre os óxidos de azoto (também referidos como NOx) com o isopreno leva à formação de ozono. A formação de ozono a partir destes reagentes é complexa envolvendo pelo menos um ciclo de reacções (ver o esquema da última figura) mas pode ser representada de forma simples, como na figura seguinte (Crédito: Aura/NASA).

O ozono é um gás com um papel extremamente importante na atmosfera. Forma uma camada protectora na estratosfera, a sensivelmente 30 km do solo terrestre que nos protege contra a acção perniciosa dos raios ultra violeta (UV). Mas na atmosfera, o ozono não se encontra apenas na estratosfera. Na troposfera, a camada da atmosfera mais próxima do solo, o ozono pode causar graves problemas de saúde a quem o respire.

Em geral os reagentes precursores do ozono troposférico são produzidos pela actuação humana, como os referidos na figura seguinte (Crédito: EPA). No entanto uma das maiores fontes de isopreno na Terra é natural: este composto orgânico é utilizado por muitas plantas (ver este artigo).

O ozono pode causar irritação dos olhos e é um agente mutagénico (factor físico ou químico que pode alterar o código genético de um indivíduo), podendo provocar cancro. Quando inspirado, o ozono causa irritação das vias respiratórias, dificultando a respiração. Pode também agravar problemas de asma e tornar as pessoas susceptíveis (sensíveis) a doenças respiratórias como a bronquite e a pneumonia. Na verdade exposições repetidas a níveis elevados de ozono podem provocar danos permanentes nos pulmões.

Manuel Lerdau, líder da equipa, refere que o kuzdu poderá ser responsável pelo aumento de até “50 por cento no número de dias de cada ano em que os níveis de ozono excedem o máximo recomendado pela Agencia de Protecção Ambiental [Norte-Americana] (EPA)”, pondo em causa os esforços feitos para a redução de ozono através do controlo de poluição feita pelos automóveis.

Uma última fotografia do kudzo invasor, desta vez uma casa coberto em Georgia, Estados Unidos (Crédito fotográfico: Shane A/Flickr).

Nota: A figura seguinte apresenta, de forma mais detalhada a formação de ozono a partir de óxidos de azoto (NOx) e de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Os VOCs também podem dar origem a aerossóis orgânicos (SOA) (Crédito: autor desconhecido).

Histórias que os ovos contam

Um estudo realizado por investigadores do Instituto Max Planck utilizou a técnica de espectroscopia de massa de isótopos estáveis para identificar a estratégia utilizada pelas aves migratórias na produção de ovos: utilização de reservas adquiridas durante a viagem, em locais de paragem, ou utilização directa de nutrientes existentes no próprio local de nidificação.

A figura seguinte é uma fotografia de um pilritos-de-colete (Calidris melanotos), a espécie de ave alvo do estudo, publicado pela revista Journal of Avian Biology em Setembro de 2010 (Crédito fotográfico: Andreas Trepte/Wikipédia).

O estudo leva á conclusão de que a estratégia depende da distância percorrida pelas aves durante a migração. As aves migratórias que percorrem uma distância menor para chegar ao local de nidificação utilizam na produção dos ovos as reservas alimentares adquiridas durante a viagem, enquanto as aves que percorrem uma distância maior utilizam para a produção dos ovos nutrientes obtidos no local de nidificação.

A figura em baixo é o esquema de um ovo de ave. O saco vitalino contem os nutrientes que alimentam a cria enquanto se desenvolve dentro do ovo.

O grupo de investigadores estudou um bando de pilritos-de-colete (C. melanotos), aves migratórias que nidificam na tundra, mas vivem o Inverno mais a Sul, na América do Sul, na Ásia ou até na Austrália. Em locais de nidificação situados no Alasca os investigadores recolheram amostras de sangue, penas e garras (das patas) de pilritos-de-colete fêmeas e dos seus filhotes acabados de nascer. Recolheram também amostras dos locais de nidificação e dos locais de paragem durante a migração das pilritos-de-colete.

Figura de uma cria de pilrito-de-colete (C. melanotos) (Crédito fotográfico: Piedmont Fossil/Flickr).

Os investigadores utilizam a técnica de espectroscopia de massa de isótopos estáveis (de hidrogénio e de carbono 13 ou 13C) para comparar as amostras recolhidas das pilritos-de-colete com as amostras recolhidas dos locais. A constituição de isótopos de um elemento químico numa amostra depende do local onde esta é recolhida. Esta variação é suficiente para poder identificar a origem de uma amostra (ver aqui).

Fotografia de um pilritos-de-colete (C. melanotos), (Crédito fotográfico: Wolfgang Forstmeier).

IUPAC muda massa atómica de 10 elementos!

A revista Pure and Applied Chemistry apresentou a 12 de Dezembro a nova lista de massas atómicas dos elementos químicos recomendada pela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). A novidade está na forma como é definida a massa atómica de 10 elementos químicos. Em vez de um valor único é referido um intervalo de valores. Os elementos em causa são o azoto, o boro, o carbono, o cloro, o enxofre, o hidrogénio, o lítio, o oxigénio, o silício e o tálio.

A figura em baixo apresenta a representação de elementos químicos numa tabela periódica, seguindo as regras novas da IUPAC. O número de massa do cloro (Cl) é representado por um intervalo, indicando o menor valor “possível” (35,446) e o maior valor “possível” (35,457).

Cada quadrado apresenta informações sobre um elemento químico: nome (em inglês, em cima á esquerda), seguido de símbolo químico, número atómico e massa atómica. O círculo indica o número de isótopos estáveis e a sua abundância relativa. O número de massa de cada isótopo está indicado em volta do círculo. Só é conhecido um isótopo estável para o arsénico e o amerício (Am) não tem isótopos estáveis.

Cada elemento químico é identificado pelo número de protões que possui (número atómico). Por exemplo todos os átomos de hidrogénio têm 1 protão e todos os átomos de carbono têm 6 protões. Os protões situam-se no núcleo atómico, bem no centro do átomo e estão acompanhados por neutrões.

A figura seguinte é uma representação simplificada de um átomo, com os protões (bolas vermelhas) e os neutrões (bolas brancas) no núcleo. Em torno do núcleo movem-se os electrões (bolas azuis) com trajectórias bem menos “certinhas” do que as representadas na figura.

Ao contrário do que acontece com o número de protões, o número de neutrões dos átomos de um elemento pode variar. Por exemplo os átomos de hidrogénio podem ter até 3 neutrões e os átomos de carbono mais estáveis podem ter entre 6 e 8 neutrões.

Até agora o valor de massa atómica de um elemento era calculado tendo em conta a abundância relativa de cada isótopo estável do elemento na Terra. Por exemplo são conhecidos dois isótopos estáveis do carbono, 12C e 13C. O carbono é representado pelo símbolo químico C e o número à esquerda é o número de massa, ou seja a soma de protões e de neutrões do átomo de carbono.

No entanto a “abundância relativa” de cada isótopo estável de um elemento pode variar bastante, conforme a origem da amostra analisada. Por exemplo actualmente é possível determinar a origem de amostras de água, comida e minerais apenas pela análise da “abundância relativa” de isótopos de hidrogénio, carbono, oxigénio e outros elementos. Esta técnica é utilizada, entre outras, pela ciência forense.

São conhecidos actualmente 18 elementos em que a variação da abundância relativa dos isótopos estáveis é suficiente para causar algumas dores de cabeça para os cientistas que necessitam conhecer de forma rigorosa a massa molecular de reagentes comuns num laboratório. Dentro desta lista encontram-se os 10 elementos que foram alvo da “atenção da IUPAC.

A tabela em baixo indica, para cada um dos 10 elementos os valores de massa atómica antigos e novos (Fonte: IUPAC).

O valor novo corresponde a um intervalo de valores. Para cada intervalo o valor à esquerda é o valor mínimo e o valor à direita é o valor máximo. Ambos os valores são calculados tendo em conta a abundância relativa de isótopos em amostras de diversos materiais (rocha, ar, comida, etc.) recolhidas em diferentes locais da Terra.

Notas:
(1) O artigo original da IUPAC publicado pela revista Pure and Applied Chemistry encontra-se aqui.

(2) A IUPAC também alterou o valor de massa atómica do germânio (Ge), de 72,64(1) para 72,63(1)!

A Google comemora o nascimento de Jane Austen!

A Google comemora amanhã, dia 16 de Dezembro, o 235º aniversário do nascimento da escritora inglesa Jane Austen, conhecida principalmente pelos livros Sensibilidade e Bom Senso (1811) e Orgulho e Preconceito (1813).

Jane Austen nasceu a 1775. Iniciou a sua careira literária cedo, escrevendo historias que lia em reuniões familiares. Mas só em 1811 conseguiu editar o seu primeiro livro, Sensibilidade e Bom Senso, utilizando um pseudónimo masculino. Morreu 6 anos depois em 1817.

A figura seguinte é uma adaptação de um retrato de Jane Austen, feito em 1810 pela sua irmã Cassandra Austen (Crédito: Wikipedia).

Foram publicados 6 livros de Austen, dois dos quais apenas após a sua morte. As suas histórias centram-se na vida provinciana da Grã-Bretanha dos finais do século XVIII (antes portanto do famoso período vitoriano). As suas personagens não são particularmente ambiciosas, tendo como objectivo principal um “bom casamento” para si ou para os seus familiares. A definição de “bom casamento” varia de personagem para personagem.

As ambições “limitadas” das personagens de Austen, que se movimentam em locais bucólicos poderão levar à conclusão precipitada que os seus livros são monótonos. Mas Austen descreve muito bem as personagens, as suas qualidades e defeitos.

Austen descreve igualmente bem o ambiente em que as suas personagens se movem, adicionando inclusive um pouco de humor q.b.. Um bom exemplo é a descrição de Bath (uma cidade inglesa famosa na época de Austen pelas suas termas), incluindo a vida social, no livro Persuasão. A figura seguinte é uma fotografia aérea de Bath (crédito: Arpingstone/Wikipedia)

A capacidade descritiva de Austen é louvada pelo escritor Sir Walter Scott (1771 – 1832), contemporâneo e admirador da escritora. Segundo Scott, Austen tem “um toque requintado que torna as coisas comuns ordinárias e personagens interessantes”. O escritor Somerset Maugham (1874 – 1965) referiu Austen tinha “o dom mais precioso que um novelista pode possuir”, manter o leitor interessado na narrativa.

A personagem preferida de Jane Austen era Elizabeth Bennet, a personagem feminina principal do livro Orgulho e Preconceito. Todos os livros de Austen foram adaptados para (séries de) televisão, filmes ou ambos.