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Mudanças ambientais globais e o ciclo do nitrogênio.

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Apresentação em tema: "Mudanças ambientais globais e o ciclo do nitrogênio."— Transcrição da apresentação:

1 Mudanças ambientais globais e o ciclo do nitrogênio

2 Qual a importância do N? 1)O N limita a produção primária na maioria dos ecossistemas. 2)Portanto, limita a aquisição de carbono e regula o ciclo deste elemento. 3)Conseqüentemente regula a dinâmica e a composição da maioria dos ecos- sistemas. 4) É extremamente móvel na natureza, seu estado de oxidação varia de -5 a +3, tendo inclusive uma importante fase gasosa. 5) Sendo um fator limitante na agricultura, o N passa a ter um valor econômico, além de ecológico. 6) O homem, na busca de alimento, tem exercido enorme influencia na sua dinâmica 7) Eu gosto do N!!!

3 Tô indo no supermercado. Você quer alguma coisa? Fonte: Tattersall (2000) – Scientific American

4 Fonte: museum.agropolis.fr/english/pages/expos/fresque/carte_agriculture.htm Milhi a.C. Mandioca a.C. Cofé ? Soja a.C. Banana a.C. Trigo a.C.

5 Marcus Aurelius Trajano Julius Caesar 102 a.C. – 44 a.C. Augustus 63a.C. – 14 d.C.

6 Meio Aquático Atmosfera N2N2 Plantas NH 3 FBN NH 4 NO 3 MIN. NITRIF. DENITRIFICAÇÃO N2ON2O Solo FOTOSÍNTESE N2N2 DENITRIFICAÇÃO LIXIVIAÇÃO N2N2 N2ON2O Raios DEPOSIÇÃO FBN

7 N N 2 + 3H 2 + Energia 2NH 3 N2N2 NH 3

8 FBN Sir William Crookes

9 Fritz Haber ( ) Prêmio Nobel em 1918 Síntese da amônia Primeiro teste em escala comercial: 1909 Carl Bosch ( ) Prêmio Nobel em 1931 BASF – síntese da amônia em escala industrial Catalisador – Fe x Ur N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) CH 4(g) + H 2 O (g) CO (g) + 3H 2(g) T – 450 o C P – 200atm O processo Haber-Bosch (1) Produção de Fertilizantes Nitrogenados

10 N-fert. escala industrial Haber-Bosch (1) Produção de Fertilizantes Nitrogenados

11 (1) (2) (3) (4) (1) Produção de Fertilizantes Nitrogenados Hol China USA BR África Haiti Hol China USA BR África Haiti Consumo anual de N-fert (kg/habitante) Hol China USA BR África Haiti Disponibilidade per capita de cereais (g/hab.dia) Hol China USA BR África Haiti Energia disponível (kcal/hab.dia) Hol China USA BR África Haiti Consumo de N fert (kg/ha) Hol China USA BR África Haiti Hol China USA BR África Haiti Disponibilidade per capita de cereais (g/hab.dia) Hol China USA BR África Haiti

12 Resumo: Consumo de N-fertilizantes 2002: 85 milhões de toneladas de N (maior consumidor – CHINA – 25 milhões de toneladas) 50% do N necessário para a produção de alimentos vêm dos fertilizantes. Seria difícil viver sem eles. 65% utilizado na produção de cereais Distribuição não uniforme 1 hectare na HOLANDA recebe 300 toneladas de N por ano 1 hectare no HAITI recebe anualmente 9 toneladas de N por ano (1) Produção de Fertilizantes Nitrogenados

13 Floresta terra-firme 25 kg N/ha.ano Soja 70 a 250 kg N/ha.ano N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2

14 Resumo: cultivo de leguminosas e outras plantas fixadoras 2002: 30 milhões de toneladas de N (Fixação não induzida produz cerca de 110 milhões de toneladas de N) Detalhe importante: fixação de N na soja ocorre principalmente no Brasil, através de seleção de variedades fixadoras. Estima-se que no Brasil a soja fixe cerca de 70 a 80% do N que necessita durante seu ciclo.

15 Produção termal N 2 + O 2 = 2NO N-orgânico pirólise X-CH 2 NH 2 + 3O 2 = CO H NO 2 + X NO x = NO + NO 2 (2)Produção de energia

16 Van Aardenne, J.A., Dentener, F.J., Olivier, J.G.J., Klein Goldewijk, C.G.M. and J. Lelieveld (2001) A 1 x 1 degree resolution dataset of historical anthropogenic trace gas emissions for the period Global Biogeochemical Cycles,15(4), (2)Produção de energia

17 Resumo: Produção de Energia 2002: 30 milhões de toneladas de N (emissão de NO x durante queima de com. fósseis) Detalhe importante: tempo de residência na atmosfera de 5 dias. Portanto, maioria do N é depositado onde foi produzido. Observação: N 2 O que é um gás importante no aumento do efeito estufa é muito pouco produzido pela queima de combustíveis fósseis. (2)Produção de energia

18 Contabilidade sobre o N convertido** pelo Homem em 2002 (milhões de toneladas por ano) **convertido: N-atmosférico não reativo N reativo Produção de N-Fertilizantes: 85 Processos industriais: 15 (não mostrados) Produção de Energia: 30 Cultivo de Fixadoras: 30 TOTAL Nr: 160 Fixação Biológica Natural: 110 TOTAL: 270 milhões de toneladas

19 (1) Produção de Fertilizantes Nitrogenados A pergunta que não quer calar… 2002: 6.2 bilhões de habitantes Ser humano: 2 kg N/ano Humanidade: 12 milhões de toneladas de N por ano Nr – criado pelo Homem: 160 milhões de toneladas de N por ano 160 – 12 : 148 milhões de toneladas de N por ano Qual o destino desses 148 milhões que estão sendo criados?

20 Atmosphere Terrestrial Ecosystems Aquatic Ecosystems Human Activities Groundwater Effects Surface water Effects Coastal Effects PM & Visibility Effects Agroecosystem Effects N Food Production Crop Animal People (Food; Fiber) Soil NO 3 The Nitrogen Cascade NH 3 N org Forests & Grassland Soil Ocean Effects Galloway et al., 2003a NO 3 N-dep Stratospheric Effects N2ON2O N2ON2O Energy Production Ozone Effects Denitrificação

21 Galloway et al. (2004)

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24 Fonte: Lara et al. (2004) Deposição úmida de nitrogênio (kg N/ha.ano) Campinas - SP6.3 Bragança – SP5.6 Ji-Paraná – RO5.6 Piracicaba – SP5.5 S.Maria da Serra – SP4.8 Parque Intervales – SP3.2 Balbina – AM2.9

25 pH= 4.9 Chuva ácida na bacia do rio Piracicaba 4.7 Lara et al. (2003)

26 Amazônia – desmatamento 2003: km : km 2 Fonte: IBMA, hot pixel, 1998 Foto cedida por Paulo Artaxo

27 Lara et al. (submetido – Biogeochemistry) Foto cedida pelo IBAMA

28 Atmosphere Terrestrial Ecosystems Aquatic Ecosystems Human Activities Agroecosystem Effects N Food Production Crop Animal People (Food; Fiber) Soil The Nitrogen Cascade N org Galloway et al., 2003a Forests & Grassland Soil

29 Atmosphere Terrestrial Ecosystems Aquatic Ecosystems Human Activities Agroecosystem Effects N Food Production Crop Animal People (Food; Fiber) Soil The Nitrogen Cascade N org Galloway et al., 2003a Urban centers

30 Atmosphere Terrestrial Ecosystems Aquatic Ecosystems Human Activities Agroecosystem Effects N Food Production Crop Animal People (Food; Fiber) Soil The Nitrogen Cascade N org Galloway et al., 2003a Urban centers N 2, N 2 O NO 3, NH 4, Norg

31 Atmosphere Terrestrial Ecosystems Aquatic Ecosystems Human Activities Agroecosystem Effects N Food Production Crop Animal People (Food; Fiber) Soil The Nitrogen Cascade N org Galloway et al., 2003a Urban centers N 2, N 2 O NO 3, NH 4, Norg

32 Chile (Andes): 9,527mm – 0.9 kg.ha -1.yr -1 (Oyarzun et al., 2004)

33 MUNDO 852 milhões de pessoas mal nutridas no mundo 815 milhões em países em desenvolvimento 15% do mundo passa fome!!! 1.2 bilhões de pessoas vivem com menos de US$ 1/dia 17% da população do mundo não tem acesso a água potável 40% não tem acesso a serviços de saneamento BRASIL 15.6 milhões de pessoas mal nutridas no país 9% da população passa fome!!! SERÁ QUE ESTÁ VALENDO A PENA?

34 Summary -Knowledge gaps at the national level - Improve measurements on nitrogen biological fixation in natural systems Keep an eye in the four Cs (citrus – cellulose – coffee - cane) Monitoring network on nitrogen wet and dry deposition Monitoring network on euthrophication of reservoirs and estuaries Proposition of public policies


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