Ciclos Biogeoquímicos Universidade Federal de Campina Grande Centro de Tecnologia e Recursos Naturais Área de Engenharia de Recursos Hídricos Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental Ciclos Biogeoquímicos Disciplina: Ciências do Ambiente Estagiário Docente: José Guimarães Professora Doutora Márcia Maria

Por que “Biogeoquímico”? QUÍMICOS Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos Porque são ciclos de elementos químicos

Biogeoquímica Ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera (Odum, 1971)

Nutrientes Substância usada pelo metabolismo de um organismo que pode ser adquirido a partir do meio envolvente. Seres Autótrofos: Seres Heterótrofos: Macronutrientes – quantidades superiores à 0,2 por cento do peso orgânico seco do ser vivo (C, H, O, N, P, Ca, S, K, Cl, Na e Fe); Micronutrientes – quantidades inferiores à 0,2 por cento do peso orgânico seco do ser vivo (Al, Bo, Cr, Zn, Mo, Mg, V e Co).

Presença de Elementos em % da massa

Características dos Ciclos Interação com seres vivos Transformações químicas Existência de depósitos: Atmosfera ou litosfera Divisão em três tipos: Ciclo Sedimentar Ciclo Atmosférico Ciclo Hidrológico Equilíbrio

Ação do Homem

Ciclo Sedimentar do Fósforo Componente fundamental para o ser vivo Presente no material genético das células Componente dos ossos Extrema importância na vida dos vegetais Encontrado em rochas fosfatadas Posterior erosão e liberação, sob a forma de fosfato (PO4-3) para o meio ambiente; Parte é absorvida pelos produtores Parte é levada aos oceanos

Esquema do Ciclo do Fósforo Reserva Mineração Fertilizante Plantação Decomposição Animais Algas Oceano Movimentos tectônicos Decomposição Solo Animais Animais

Ciclo do Fósforo Fonte: Braga, 2005

Interferência Humana Mineração Ação predatória de animais Retirada de um a dois milhões de tonelada por ano Devolução de apenas 60mil toneladas. Ação predatória de animais Que fazem reposição do elementos dos oceanos para o continente Produtos que possuem o fosfóro, quando lançados em corpos d’água favorecem ao processo de eutrofização.

Ciclo Sedimentar do Enxofre Basicamente Sedimentar Participação em proteínas. Presente sob diversas formas no ciclo Sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO42–) e ácido sulfúrico (H2SO4). Compreendido em 6 etapas: As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos, que vieram a terra carreados pela chuva; Na produção de aminoácidos das plantas, o hidrogênio substitui o oxigênio na composição dos sulfatos; Os seres vivos se alimentam das plantas; Microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio; O enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos e, Sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do enxofre com o oxigênio.

Ciclo do Enxofre Fonte: Braga, 2005

Interferência Humana Emissão de dióxido de enxofre em grandes quantidades Queima de carvão e óleo combustível em indústrias e termoelétricas

Ciclo Atmosférico do Nitrogênio Importante na constituição de proteínas, vitaminas, enzimas e hormônios. Estando em, aproximadamente, 78% em massa do ar, poucos são os seres que o assimilam dessa forma. Juntamente com o fósforo, desempenha vital importância frente aos vegetais, sob a forma de nitratos (NO3- ).

Ciclo do Nitrogênio Existências de quatro mecanismos: Fixação do nitrogênio da atmosfera em nitratos; Organismos simbióticos Amonificação; Constituição de moléculas orgânicas dos vegetais Nitrificação; Processo aeróbico feito por bactérias quimiossintetizantes Desnitrificação. Processo anaeróbico feito por bactérias quimiossintetizantes.

Ciclo do Nitrogênio

Interferência Humana Fertilização do solo em alta escala Desequilíbrio do ciclo Problema facilmente resolvido com a rotação de culturas. Atuação no nível da fixação de nitrogênio no solo. Tempo de “repouso” para o solo. Produtos que possuem o nitrogênio, quando lançados em corpos d’água favorecem ao processo de eutrofização.

Ciclo Atmosférico do Carbono Apresenta-se sob a forma de CO2 na atmosfera. Representação de 0,35% em massa do ar. O carbono participa em até 49% da massa seca da matéria orgânica. É dito um ciclo perfeito entre os vegetais. A mesma quantidade capturada pelas plantas para prover a fotossíntese é depois liberada quando da sua respiração. A atuação dos oceanos é fundamental!!

Ciclo do Carbono Fotossíntese: Respiração Vegetal: 6CO2 + 6H2O + Energia solar -> C6H12O6 +6O2 Respiração Vegetal: -> C6H12O6 +6O2 -> 6CO2 + 6H2O + Energia

Ciclo do Carbono

Interferência Humana Queima de combustíveis fósseis e vegetais causando desequilíbrio! Entre 2000 a 2006: A concentração de dióxido de carbono subiu 35% e os processos naturais que poderiam reduzir esse impacto - a capacidade de absorção das florestas e, principalmente, dos oceanos - dão sinais de enfraquecimento. Atividades humanas contribuíram com o lançamento de 4,1 bilhões de toneladas de carbono na atmosfera, levando a uma taxa de crescimento anual de 19,3 ppm (partes por milhão). Excesso provoca desequilíbrio. Implicação direta no efeito estufa.

Ciclo do Oxigênio Coexiste nos três possíveis reservatórios Atmosfera, Litosfera e Hidrosfera Segundo mais abundante no ar, com 21% em massa. Apresenta-se, principalmente, como oxigênio diatômico (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc Mais abundante na crosta terrestre e oceanos. Oceanos representam 45% das emissões de O2 para atmosfera. 6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2

Ciclo do Oxigênio

Interferência do Homem Desequilíbrio na fonte: Poluição dos oceanos Desequilíbrio na existência Queimadas

Ciclo Hidrológico Principal componente dos seres vivos Varia entre 70 a 90% da massa. Regula temperatura e proporciona reações químicas... Matéria prima para a fotossíntese! Trata-se de um ciclo fechado a nível global

Distribuição de água na Terra (percetagem) Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

Distribuição de água na Terra (valores absolutos) Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

Distribuição de Água no Brasil

Etapas do Ciclo

Ciclo Hidrológico Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

Tempo de Residência da Água

Interferência do Homem Atuação na água doce Escassez quantitativa e qualitativa. Desequilíbrio em diversos ecossistemas do planeta! Aumento da discrepância social, regional e mundial.