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Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos (COVBs)

1980
Laboratory analysis of biogenic volatile organic compounds in atmospheric chemistry.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Os Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos (COVBs) são compostos orgânicos voláteis (COVs) produzidos e emitidos por organismos vivos, predominantemente plantas. O isopreno (C₅H₈) e os terpenos são os COVBs mais abundantes. Embora naturais, suas emissões são vastas, superando as emissões antropogênicas de COVs em escala global. Eles desempenham papéis cruciais na defesa e sinalização das plantas, além de serem importantes precursores do ozônio atmosférico e de aerossóis orgânicos secundários, influenciando a qualidade do ar e o clima.

Biogenic VOCs represent a massive flux of carbon from the biosphere to the atmosphere, estimated to be around 1 billion metric tons per year. Isoprene is the single most emitted non-methane organic compound, primarily from deciduous trees. Monoterpenes ([latex]C_{10}H_{16}[/latex]), such as alpha-pinene and limonene, are characteristic emissions from coniferous trees. Plants produce these compounds for various ecological reasons, including deterring herbivores, attracting pollinators, protecting against thermal stress, and communicating with other plants.

Once in the atmosphere, BVOCs are highly reactive. Their oxidation, primarily by the hydroxyl radical ([latex]bullet OH[/latex]), ozone ([latex]O_3[/latex]), and the nitrate radical ([latex]NO_3bullet[/latex]), is a central process in atmospheric chemistry. This oxidation contributes significantly to the formation of secondary pollutants. In polluted, high-NOx environments, BVOC oxidation can exacerbate ozone smog formation. In cleaner environments, it leads to the formation of secondary organic aerosols (SOAs), which are tiny airborne particles that can affect cloud formation, the Earth’s radiation balance, and human health. The interplay between natural BVOC emissions and anthropogenic pollutants is a key area of research in understanding regional air quality and global climate.

UNESCO Nomenclature: 2501
Ciências atmosféricas

Tipo

Processo Ambiental

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • discovery and characterization of isoprene and terpenes
  • development of gas chromatography for analyzing complex organic mixtures
  • understanding of plant physiology and metabolism
  • early observations of ‘blue haze’ over forested areas

Aplicações

  • atmospheric chemistry models
  • mudanças climáticas research
  • development of natural pesticides and fragrances
  • air quality forecasting
  • understanding of plant-herbivore interactions

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • genetically engineering crops to emit specific bvocs for natural pest control
  • using satellite monitoring of bvoc emissions to predict forest fire risk
  • developing biosensors that use plant electrical signals to detect air pollutants
  • creating sustainable aviation fuels derived from terpene-producing algae
  • formulating hypoallergenic fragrances based on controlled bvoc pathways
  • deploying drone swarms to map bvoc hotspots and their impact on local weather
  • engineering bvoc-metabolizing bacteria for air purification systems
  • creating ‘smart forests’ that can be managed to optimize bvoc emissions for regional cooling
  • developing catalisadores that convert bvocs into valuable industrial chemicals
  • using bvoc profiles as a diagnostic tool for plant health and agricultural stress
Related to: BVOC, biogenic, isoprene, terpenes, atmospheric chemistry, plant emissions, secondary organic aerosol, air quality, biosphere-atmosphere interaction, climate.

Contexto histórico

Geochemists analyzing banded iron formations in a laboratory setting.

O Grande Evento de Oxigenação (GOE)

O Grande Evento de Oxigenação (GEO), ocorrido há cerca de 2,4 bilhões de anos, foi um período em que a atmosfera da Terra e os oceanos rasos experimentaram pela primeira vez um aumento significativo na concentração de oxigênio. Isso foi causado pela evolução das cianobactérias, que produziam oxigênio como subproduto da fotossíntese. Essa mudança desencadeou uma extinção em massa de organismos anaeróbicos, para os quais o oxigênio era tóxico.
GPS receiver in surveying context showing satellite signals and DOP values.

Diluição da Precisão (DOP) do GPS

A Diluição da Precisão (DOP) é ​​uma métrica que quantifica o efeito da geometria dos satélites na precisão do GPS. Um valor de DOP mais baixo indica maior precisão. Quando os satélites estão amplamente espaçados no céu, a geometria é forte e a DOP é baixa. Quando os satélites estão agrupados, a geometria é fraca, a DOP é alta e pequenos erros nas medições de pseudodistância são amplificados, resultando em grandes erros de posicionamento.
Phytoremediation site with diverse plants removing soil contaminants in environmental biology.

Fitorremediação

A fitorremediação é um processo de biorremediação que utiliza diversos tipos de plantas para remover, transferir, estabilizar ou destruir contaminantes no solo e nas águas subterrâneas. Essa técnica de baixo custo, movida a energia solar, é eficaz para a limpeza de locais com níveis de contaminação baixos a moderados. Diferentes mecanismos estão envolvidos, incluindo a fitoextração (absorção pelos tecidos vegetais), a fitodegradação (decomposição dos contaminantes) e a fitoestabilização (redução da mobilidade).

Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos (COVBs)

Paleontologist excavating dinosaur fossils in geological layers illustrating mass extinctions.

As “Cinco Grandes” Extinções em Massa

Os "Cinco Grandes" são cinco grandes eventos de extinção na história da Terra, nos quais mais de 75% das espécies desapareceram em um curto intervalo de tempo geológico. Identificados por Jack Sepkoski e David M. Raup, são os eventos do Ordoviciano-Siluriano, Devoniano Superior, Permiano-Triássico, Triássico-Jurássico e Cretáceo-Paleógeno. Esses eventos remodelaram profundamente a biosfera, criando oportunidades para o surgimento de novas formas de vida.
Field technician performing in-situ chemical oxidation for environmental remediation of pollutants.

Oxidação Química In Situ (ISCO)

A Oxidação Química In Situ (ISCO) é uma tecnologia de remediação agressiva que consiste na injeção de oxidantes químicos fortes diretamente no subsolo contaminado para destruir os poluentes. Os oxidantes comuns incluem permanganato, persulfato, peróxido de hidrogênio (reagente de Fenton) e ozônio. Esses produtos químicos reagem com os contaminantes, convertendo-os em substâncias menos tóxicas, como dióxido de carbono, água e sais inorgânicos, sem a necessidade de escavação do material contaminado.
Atmospheric chemists analyzing Secondary Organic Aerosols in a laboratory setting.

Aerossol Orgânico Secundário (AOS)

Os aerossóis orgânicos secundários (AOS) são partículas finas em suspensão no ar, formadas pela oxidação atmosférica de compostos orgânicos voláteis (COVs). Os COVs gasosos reagem com oxidantes como O₃, •OH ou NO₃ para produzir compostos de baixa volatilidade. Esses compostos podem então sofrer conversão de gás para partícula, seja formando novas partículas (nucleação) ou condensando-se em aerossóis preexistentes. Os AOS são um componente importante das PM2,5, impactando o clima e a saúde humana.
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Environmental scientists conducting bioremediation at a contaminated soil site.

Biorremediação

A biorremediação é um processo que utiliza microrganismos, fungos, plantas verdes ou suas enzimas para restaurar um ambiente contaminado ao seu estado original. Ela pode ser empregada para combater contaminantes específicos do solo, como pesticidas clorados, ou para tratar uma gama mais ampla de poluentes. A biorremediação pode ocorrer naturalmente (atenuação natural) ou ser estimulada pela adição de fertilizantes (bioestimulação) ou microrganismos específicos (bioaumentação).
Marine research laboratory studying counter-illumination camouflage in mesopelagic animals.

Camuflagem de contra-iluminação

Muitos animais mesopelágicos usam a bioluminescência para camuflagem através de uma estratégia chamada contra-iluminação: eles possuem órgãos produtores de luz (fotóforos) na parte inferior do corpo que geram luz com intensidade e cor semelhantes à luz solar ou lunar que incide sobre eles. Isso elimina efetivamente sua silhueta quando vistos de baixo, escondendo-os de predadores que caçam nas profundezas.
Diverse permaculture garden with food plants, trees, and integrated animal systems.

Sistemas de Permacultura

Uma abordagem para a gestão e filosofia da terra que adota práticas observadas em ecossistemas naturais prósperos. Inclui um conjunto de princípios de design derivados do pensamento sistêmico e visa criar assentamentos humanos e sistemas agrícolas sustentáveis, modelando-os segundo padrões naturais. Os princípios fundamentais incluem o cuidado com a Terra, o cuidado com as pessoas e a partilha justa (devolução do excedente).
Soil vapor extraction site with extraction wells and monitoring equipment for VOC remediation.

Extração de Vapor do Solo (SVE)

A Extração de Vapor do Solo (SVE, na sigla em inglês) é uma tecnologia de remediação física in situ utilizada para compostos orgânicos voláteis (COVs) e alguns compostos orgânicos semivoláteis (COSVs) em solos não saturados (zona vadosa). O processo envolve a aplicação de vácuo no solo através de poços de extração, o que cria um gradiente de pressão que induz os contaminantes em fase gasosa a se moverem através do solo e serem coletados para tratamento.
Chicxulub impact crater illustrating geological evidence for the Alvarez hypothesis.

Hipótese de Alvarez para a extinção K-Pg

A hipótese de Alvarez postula que a extinção em massa no limite Cretáceo-Paleógeno (K-Pg), que dizimou os dinossauros não-avianos, foi causada pelo impacto de um grande asteroide. Proposta em 1980, a principal evidência foi uma concentração anormalmente alta de irídio, um elemento raro na superfície da Terra, mas comum em asteroides, encontrada em uma camada de argila globalmente nesse limite.
Paleontologist analyzing fossil specimens in a laboratory setting, focusing on extinction events.

O Efeito Signor-Lipps

O efeito Signor-Lipps é um princípio paleontológico que afirma que, como o registro fóssil é incompleto, o último fóssil conhecido de uma espécie quase certamente será anterior à extinção real dessa espécie. Esse artefato pode fazer com que extinções em massa abruptas pareçam graduais no registro fóssil, já que os últimos registros de diferentes espécies são retrocedidos no tempo.
Laboratory analysis of volatile organic compounds using gas chromatography in organic chemistry.

Compostos Orgânicos Voláteis (COVs)

Um Composto Orgânico Volátil (COV) é uma substância química orgânica que apresenta alta pressão de vapor à temperatura ambiente, resultando em evaporação significativa. Essa propriedade se deve ao seu baixo ponto de ebulição. A União Europeia define um COV como qualquer composto orgânico com ponto de ebulição inicial igual ou inferior a 250 °C, medido a uma pressão padrão de 101,3 kPa.
Geological carbon sequestration site with injection wells and pipelines for CO2 storage.

Sequestro geológico de carbono

O processo de captura de dióxido de carbono (CO2) de grandes fontes pontuais, como usinas de energia, e sua injeção em formações rochosas subterrâneas profundas para armazenamento a longo prazo. Formações adequadas incluem aquíferos salinos, reservatórios de petróleo e gás esgotados e camadas de carvão não exploráveis. O CO2 é aprisionado por uma camada impermeável e por meio de diversos mecanismos físicos e químicos, impedindo sua liberação na atmosfera.

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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