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1 Maio - 2012 CICLO BIOGEOQUÍMICOS – Parte 2 ETEC TIQUATIRA Prof. José Barbosa Leite Filho Prof. Marlon Cavalcante Maynart Química Ambiental.

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1 1 Maio CICLO BIOGEOQUÍMICOS – Parte 2 ETEC TIQUATIRA Prof. José Barbosa Leite Filho Prof. Marlon Cavalcante Maynart Química Ambiental

2 2 PROGRAMAÇÃO Objetivo Estudo do Meio Ambiente Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos Estudo do Meio Ambiente Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos Conteúdo Tipos de Solo Ciclo do Carbono Ciclo do Oxigênio Ciclo do Nitrogênio Ciclo do Fósforo Ciclo da Água Tipos de Solo Ciclo do Carbono Ciclo do Oxigênio Ciclo do Nitrogênio Ciclo do Fósforo Ciclo da Água

3 3 FUNDAMENTOS Ciclos: representam a troca e a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera. Bio: os organismos interagem no processo de síntese orgânica e na decomposição dos elementos. Geo: o meio terrestre (solo) é o reservatório dos elementos. Químico: ciclo dos elementos e processos químicos de síntese e decomposição. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

4 4 FUNDAMENTOS 1.Desmatamento. 2.Pavimentação = taxa de impermeabilização. 3.Utilização de defensivos agrícolas. 4.Despejos de esgotos e efluentes industriais. 5.Eutrofização. 6.Diminuição do teor de oxigênio dissolvido nos rios. 7.Lançamento de substâncias tóxicas perigosas. 8.Poluição atmosférica. 9.Resíduos sólidos. 10.Represamento das águas. Intervenções do Homem

5 5 FUNDAMENTOS 1. Ciclo da água ou hidrológico. 2. Ciclos dos macro e micronutrientes: minerais em geral. 3. Ciclos sedimentares: fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio. 4. Ciclos gasosos: carbono, nitrogênio e oxigênio. CLASSIFICAÇÃO DOS CICLOS

6 6 FUNDAMENTOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

7 7 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DO FÓSFORO Fósforo é um elemento importante devido: - É um nutriente essencial e limitante; - Principal uso como fertilizante; - Escoamento de água contendo fosfato pode causar eutrofização. chama-se eutrofização ao fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio) numa massa de água, provocando um aumento excessivo de algas. nutrientescompostos químicosfósforonitrogêniomassa de águaalgas - A maior parte do fósforo nas plantas cicla entre plantas vivas e mortas. -Não forma um gás estável. - Cicla de forma lenta no solo e na superfície dos Oceanos.

8 8 Ciclo Biogeoquímicos Enriquecimento das águas com nutrientes essenciais, como o nitrogênio e o fósforo, e desenvolvimento excessivo do fitoplâncton, provocando problemas de consumo de oxigênio e baixa diversidade. Consumo de oxigênio pelos processos de biodegradação. Processos de biodegradação sem oxigênio – liberação de H 2 S e CH 4. EUTROFIZAÇÃO

9 Parte do fósforo é perdida para os depósitos de sedimentos profundos no oceano. Devido a movimentos tectônicos, existe a possibilidade de levantamentos geológicos que tragam de volta o fósforo perdido. 9 Ciclo do Fósforo O fósforo é o material genético constituinte das moléculas de DNA e RNA e componente dos ossos e dentes. É, portanto, elemento fundamental na transferência de caracteres no processo de reprodução dos seres humanos. O fósforo aparece nos organismos em proporção muito superior aos outros elementos, quando comparado com sua participação nas fontes primárias. Esse fato justifica a importância ecológica do fósforo, sugerindo ser o fator mais limitante à produtividade primária. O ciclo do fósforo é lento, passando da litosfera para a hidrosfera por meio da erosão.

10 10 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DO FÓSFORO

11 11 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DA ÁGUA -O Ciclo hidrológico simplesmente move a água de um lugar para outro. - Este processo fornece água doce para as massas de terra e ao mesmo tempo tem um papel vital na criação de um clima habitável e na moderação das temperaturas globais. - O movimento da água de volta para os mares e oceanos através dos rios e geleiras é uma das principais forças geológicas que moldam a terra e redistribuem os materiais. - As plantas tem um papel importante no ciclo hidrológico, absorvendo a água subterrânea e bombeando-a para a atmosfera pela transpiração (Transporte mais Evaporação).

12 12 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DA ÁGUA - O ciclo hidrológico pode ser resumido por: - Detenção: parte da precipitação fica na vegetação, depressões do terreno e construções. Essa massa de água retorna à atmosfera pela ação da evaporação ou penetra no solo pela infiltração. Escoamento Superficial: Constituído pela água que escoa sobre o solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um corpo de água como um rio, lago ou oceano. Infiltração: A água infiltrada pode sofrer evaporação, ser utilizada pela vegetação, escoar ao longo da camada superior do solo ou alimentar o lençol de água subterrânea.

13 13 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DO NITROGÊNIO O aumento acentuado da população humana e, principalmente, da taxa de crescimento populacional após a Revolução Industrial, na segunda metade do século XIX, implicou um aumento da produtividade agrícola para fazer frente à demanda crescente de alimentos. O nitrogênio, assim como o fósforo, são fatores limitantes do crescimento dos vegetais e tornaram-se, por isso, alguns dos principais fertilizantes utilizados hoje na agricultura. O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas, enzimas e hormônios, elementos vitais aos seres vivos.

14 O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é um ciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumas diferenças notáveis entre os dois ciclos: a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono (0,032%); apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso; o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso do que no ciclo do carbono. 14 Ciclo do Nitrogênio

15 15 Ciclo do Nitrogênio Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtida diretamente da atmosfera, uma vez que a principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO 3 - ). No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos diferentes e importantes: 1.fixação do N atmosférico em nitratos; 2.amonificação; 3.nitrificação; 4.desnitrificação.

16 16 Ciclo do Nitrogênio Quando o nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar, passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários, secundários, etc... Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio produzindo gás amônia (NH 3 ) e sais de amônio (NH 4 + ), completando a fase de amonificação do ciclo. NH 4 + e NH 3 são convertidos em nitritos (NO 2 - ) e, posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO 3 - ) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes.

17 17 Ciclo do Nitrogênio FUNDAMENTOS Nitrosação: conversão de íons amônio (ou amônia) em nitritos. Nitratação: conversão de nitritos em nitratos. Nitrificação: conversão de íons amônio em nitratos. Bactérias nitrificantes: compreendem as bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter). No solo existem muitas bactérias (Pseudomonas, por exemplo) que, em condições anaeróbicas, utilizam nitratos em vez de oxigênio no processo respiratório. Ocorre, então, a conversão de nitrato em N 2, que retorna à atmosfera, fechando o ciclo. À transformação dos nitratos em N 2 dá-se o nome de desnitrificação, e as bactérias que realizam essa transformação são chamadas de desnitrificantes.

18 18 Ciclo do Nitrogênio

19 19 Ciclo do Nitrogênio

20 20 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DO NITROGÊNIO - Este é um dos ciclos mais complexos; - Indispensável para a vida (proteínas, amino, ácidos, etc...); - Maior parte presente em rochas e sedimentos; - Atmosfera esta presente em aproximadamente 78%. - Nitrato é um dos íons mais móveis no solo e é pouco imobilizado. - Nitrato em excesso pode sofrer lixiviação até cursos de água – isso causa uma acumulação descontrolada de nutrientes e crescimento exagerado de plantas aquáticas.

21 21 Ciclo Biogeoquímicos CICLO DO CARBONO - Grande importância para os seres vivos ( presente em toda matéria biológica). - Carbono puro encontrado em materiais inorgânicos como grafite e diamante. - Na atmosfera carbono se encontra na forma de gás carbônico e metano.

22 22 Ciclo Do Carbono

23 23 Ciclo Do Carbono Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase inorgânica, completando seu ciclo. Fotossíntese e respiração são processos de reciclagem do carbono e do oxigênio em várias formas químicas em todos os ecossistemas. A partir da Revolução Industrial, o homem passou a fazer uso intenso da energia armazenada, e no processo de queima (respiração) passou a devolver o CO 2 à atmosfera a uma taxa superior à capacidade assimiladora das plantas (fotossíntese) e dos oceanos (pela reação de difusão). Esse desequilíbrio do ciclo natural pode ter implicações na alteração do efeito estufa.

24 24 Ciclo Do Carbono Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando CO 2, que retorna à atmosfera, reintegrando-se a seu reservatório natural. Detritos orgânicos ainda podem originar os combustíveis fósseis que, através da combustão, eliminarão CO 2 de volta para a atmosfera. Obs.: Fotossíntese: CO 2 + H 2 O = > C 6 H 12 O 6 + H O 2 Respiração: C 6 H 12 O 6 + O 2 = > CO 2 + H 2 O + energia Combustão: combustível + energia + O 2 = > CO (detritos)

25 25 Ciclo Do Carbono

26 26 Ciclo Do Carbono

27 27 Ciclo do Oxigênio O oxigênio molecular (O 2 ), indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. O oxigênio teria desaparecido da atmosfera, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo.

28 28 Ciclo do Oxigênio O oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das seguintes vias: atividade respiratória de plantas e animais; combustão; degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O 3 ); combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos.

29 29 Ciclo do Oxigênio

30 30 Referências Bibliográficas ATKINS, P. e Jones L. Princípios de Química 1a Edição, Editora Bookman, Porto Alegre, p. 764, EHLERS, E., 1996, Agricultura sustentável: origens e perspectivas de um novo paradigma, Livros da Terra Editora, São Paulo, 178pp. FELTRE, R. Fundamentos da Química. 2ª Ed. 646p. Editora Moderna MARCATTO, C., Agricultura Sustentável: Conceitos e Princípios. Apud: Parâmetros Curriculares Nacionais: Meio Ambiente, saúde / Secretaria de Educação Fundamental. - Brasília: MEC/SEF, 1997.


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