Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" Departamento de Genética Disciplina: LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais.

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1 Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" Departamento de Genética Disciplina: LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais Docente Responsável: Dra. Silvia Maria Guerra Molina

2 Emissões Gasosas como fatores de poluição agroindustrial – 2 Agricultural Pollution. Emissões Gasosas como fatores de poluição agroindustrial – 2 ------------------------------------------------------ O presente texto consiste num resumo, tradução e adaptação do capítulo 6 de: Merrington, G.; Winder, L; Parkinson R.; Redman, M. Agricultural Pollution. London/New York: Spon Press. 2002, 243p.

3 Emissões de Óxidos de Nitrogênio Problemas de Poluição: Emissões de Óxidos de Nitrogênio Problemas de Poluição: Os impactos do N 2 O estão associados tanto ao efeito estufa quando à redução da camada de ozônio, influenciando as condições climáticas e dessa forma com efeitos potenciais sobre a agricultura. O potencial de aquecimento global do N 2 O é relativamente 200 a 300 vezes maior que o do CO 2.

4 (Tabela da aula passada)

5 Fontes de Poluição: O solo é responsável por ¼ das emissões mundiais globais de N 2 O. Fontes de Poluição: A liberação de N 2 O decorrente de atividades agroindustriais incluem o estímulo a bactérias do solo, esterco e rejeitos e corresponde a mais que 50% de todas as emissões do UK. O solo é responsável por ¼ das emissões mundiais globais de N 2 O. Outras fontes relevantes incluem as emissões de animais, bem como do armazenamento de resíduos (17%), do nitrogênio lixiviado (21%) e da amônia (3%). Emissões indiretas podem vir da deposição de N atmosférico, do nitrato lixiviado e de plantas tratadas com águas servidas.

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7 ntensificaçãofertilizantes inorgânicos solo com arado sistemas de produção de gado A liberação de N deveria ter pouco a ver com o ambiente, embora seja economicamente indesejável – até 30%, mas em geral de 0,5 a 2,0% é perdido na aplicação de N como N 2 O. A intensificação do uso de fertilizantes inorgânicos, do preparo do solo com arado e de sistemas de produção de gado vêm aumentando a conversão do nitrogênio para formas gasosas, incluindo o N 2 O.

8 Vários fatores inter-relacionados promovem a liberação do N do solo e a redução do oxigênio criando condições anaeróbicas: - o conteúdo de umidade do solo - a quantidade e natureza da matéria orgânica presente (compostos de C prontamente degradáveis podem estimular a denitrificação) - aeração (que pode ser muito influenciada pelo tráfego na propriedade rural e pelo gado) - o pH do solo - a temperatura do solo - a forma e a intensidade da aplicação de N

9 Ex: quando a água preencheu 60-90% dos espaços existentes na estrutura do solo as emissões de N 2 O dobraram em relação a um controle não irrigado

10 Se as mudanças climáticas previstas de fato ocorrerem e os usos de fertilizantes e irrigação também crescerem conforme as previsões, espera-se que as emissões de N 2 O aumentem dramaticamente.

11 tipo de fertilizante incorporação dos resíduos de plantas esterco O efeito do tipo de fertilizante nitrogenado aplicado parece ser pequeno em comparação a outros efeitos ambientais (se nitrato ou sulfato de amônio, uréia ou combinação de uréia e nitrato de amônio). Já a influência da incorporação dos resíduos de plantas e esterco sobre as emissões de N 2 O pode ser considerável. Tal efeito depende da composição do resíduo e da quantidade incorporada, bem como de fatores listados acima incluindo o tipo e o manejo do solo.

12 Ex: Na Nova Zelândia, acima de 50% das emissões antropogênicas de N 2 O provêm dos excrementos do gado.

13 Geralmente as emissões são altas quando os resíduos contendo baixas relações C:N são incorporados ao solo.

14 Soluções Práticas: Soluções Práticas: As relações complexas entre o ambiente e o manejo da terra influenciam a liberação de N 2 O, mas algumas medidas efetivas podem ser implantadas: - adequar o fornecimento de N à demanda específica dos cultivares - reduzir as aplicações de N e elevação da eficiência do N utilizando resíduos de cultura e considerando o N do esterco. - utilizar técnicas melhores de fertilização - considerar o conteúdo de água do solo e a drenagem e sua influência na criação de regiões anaeróbias onde há aumento da produção de N 2 O

15 As demais soluções são semelhantes às propostas para a amônia: reduzir a densidade na criação de animais, o conteúdo de N na alimentação – para reduzir as perdas nos excrementos, e manejo adequado desses. Em síntese: uma efetiva redução da liberação de N 2 O pode ser alcançada pela adoção de boas práticas agrícolas no que se refere ao manejo de fertilizantes e ao uso de técnicas de aplicação modernas (mais eficientes), junto com a otimização da irrigação e cultivo.

16 Entretanto, essas reduções provavelmente serão insignificantes em comparação com os aumentos esperados devidos à elevação prevista em nível mundial do uso de fertilizantes.

17 Emissões de Dióxido de Carbono Problemas de Poluição: Emissões de Dióxido de Carbono Problemas de Poluição: O dióxido de carbono é o mais importante dos gases de efeito estufa, mas devido à sua solubilidade em água, ocorrem consideráveis trocas entre os oceanos, as quais limitam o seu tempo de residência na atmosfera a aproximadamente 2 anos.

18 Alterações em suas concentrações na atmosfera devem-se a: - alterações nas emissões de combustíveis fósseis - decréscimos da captação resultante do desmatamento - redução global da taxa de fotossíntese

19 Os solos representam um papel especialmente importante na captação de CO 2 agindo como um depósito transitório de carbono. Portanto, práticas agrícolas que reduzem o nível de carbono dos solos pela degradação da matéria orgânica reduzem sua capacidade de captação de C.

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21 Fontes de Poluição: há mais carbono nos solos de toda a Terra que na biomassa e atmosfera juntos. Fontes de Poluição: Na agropecuária (UK) a combustão fóssil e uso de calcário contribuem com menos que 1% do total de CO 2 liberado na atmosfera. Isso pode dar a falsa impressão de que esse setor não é importante em relação às emissões de CO 2. Entretanto há mais carbono nos solos de toda a Terra que na biomassa e atmosfera juntos.

22 efeitos das mudanças no uso da terra Portanto, não é surpreendente que os efeitos das mudanças no uso da terra induzidos pela intensificação da produção que resultam em ciclagem elevada da biomassa e correspondente elevação no CO 2 sejam responsáveis por 5% das emissões totais de CO 2 (UK). Tal perda de CO 2 para atmosfera indica correspondente degradação do solo. A fotossíntese é um captador transitório de CO 2, e a remoção da atmosfera é, em geral, equilibrada ao longo do ano por liberação subseqüente após a colheita e assim não é um consumidor líquido de CO 2.

23 Soluções Práticas: Soluções Práticas: Sob os auspícios do protocolo de Kyoto, a União Européia pretende reduzir as emissões de CO 2 – UK: reduzir 12,5% dos valores de 1990 até 2008-2012. Protocolo de Copenhague -2009 meta: inclusão dos EUA - fracasso adesão formal da China e Índia (e Brasil) reduzir até 2020: -20% dos valores de 1990 Cancún- 2010??? (29-11 a 10-12) (fonte adicional: http://www.cumbrescambioclimatico.org/)

24 economia de energia fontes de energia controle mais preciso Estratégias para reduzir as emissões derivadas de combustíveis fósseis incluem: - medidas para economia de energia, tais como garantir o funcionamento ótimo de máquinas, reduzir a perda de calor das construções (em locais frios) - utilizar fontes de energia de outra natureza que não fóssil - controle mais preciso de casas de vegetação de vidro e estruturas cobertas com polietileno

25 Uma fonte indireta é a fabricação de fertilizantes nitrogenados – o uso eficiente desse também reduzirá as emissões de CO 2. Em termos de liberação de CO 2 devido ao cultivo do solos e práticas de manejo, sistemas que evitam o cultivo permanente de pastos e a drenagem e cultivo de solos com turfa reduzem as perdas.

26 Os solos podem ser considerados captadores de C e seu manejo adequado pode significar uma fonte de captação de C. O artigo 3.4 do Protocolo de Kyoto encoraja estratégias de manejo do solo que promovam sua captação.

27 Estratégias que fornecem métodos ambiental e economicamente viáveis para melhorar o gerenciamento dos solos sob atividade agropecuária com relação à remoção de CO 2 atmosférico e redução de emissões incluem: - aumentar a área na qual o esterco de animais e águas servidas são aplicados - incorporação de palhada - sistemas de cultivo com menos uso de combustível fóssil - práticas extensivas - regeneração de matas naturais - produção vegetal para bioenergia

28 Mesmo assim, o seqüestro seria da ordem de 6 a 7% do total das emissões de CO 2 de todas as outras fontes (UK)

29 Odores Gerados pelas Agroindústrias: Fontes de Poluição: Odores Gerados pelas Agroindústrias: Fontes de Poluição: Odores são complexos e compreendem um grande número de propriedades. Enquanto alguns são considerados prazerosos, geralmente eles são considerados como um aborrecimento não saudável que deveria ser evitado. Como poluentes, odores causam problemas por afetarem o bem-estar das pessoas ao provocarem sensações não- prazerosas e possivelmente iniciando reações potencialmente perigosas, tais como náusea, vômito e dores de cabeça.

30 intensidade característica do odor tom hedônico freqüência/duração Algumas das principais propriedades dos odores incluem: - intensidade – a força da sensação de odor causada pela concentração das substâncias odoríferas presentes. - característica do odor – propriedades que permitem que as substâncias sejam detectadas (pelo olfato) - tom hedônico – escala de prazer desprazer associada ao odor - freqüência/duração das liberações do odor

31 Em lei de 1990 (UK) há regulamentação até para o transporte e comercialização de produtos que liberem odores, ou animais deixados em algum lugar ou de modo a ser prejudicial à saúde ou causar incômodo à população humana.

32 Os odores na agroindústria estão associados principalmente à criação de gado e devem-se principalmente à degradação anaeróbica das fibras das plantas e proteínas presentes nas fezes e urina. Os odores na agroindústria estão associados principalmente à criação de gado e devem-se principalmente à degradação anaeróbica das fibras das plantas e proteínas presentes nas fezes e urina. Eles se constituem em uma forma de fonte pontual de poluição (isto é, têm origem facilmente identificável) e são causados por misturas complexas de grande número de componentes químicos (ex: acima de 77 no esterco de porco).

33 Entre esses componentes podem ser encontrados: - ácidos graxos - ácidos orgânicos - fenóis - aminas - sulfetos orgânicos

34 enxofre nitrogênio As substâncias de odor mais desagradável são aquelas contendo enxofre e nitrogênio, sendo as mais comuns: - construções para abrigar animais, como aves - estoques de esterco e excrementos - locais onde esses foram dispersos - alimentação de animais, como silagens

35 Vários fatores influenciam o risco de problemas de odor em empreendimentos onde se criam animais. Esses incluem: - a distância das propriedades vizinhas e a topografia local - o número e o tipo de animais criados - a direção predominante dos ventos em relação às propriedades vizinhas - o gerenciamento dos animais e o sistema de abrigo usado para os mesmo - o tipo e o tamanho do estoque de esterco e o modo como é manejado - o tipo de alimentação utilizada

36 Entre 1990 e 1996 houve 9000 reclamações a autoridades locais envolvendo mais de 3500 empreendimentos agropecuários (UK) – a maioria delas devidas à aplicação de esterco ao solo (durante a aplicação e após 8 a 12 horas). A aplicação convencional da pasta de esterco em spray, aumenta a liberação de odores – especialmente se as gotas são pequenas e a trajetória do jato é longa. Outros fatores relevantes: A taxa de aplicação, o tipo de animal produtor (mais malcheirosos: dos porcos), se nos resíduos há mistura com leite ou efluente de silagem (aumenta a liberação de odores), o método e tempo de estocagem dos resíduos.

37 O tempo (clima) também influência o efeito de odores. As condições climáticas menos adequadas para a liberação de resíduos por spray são as com alta umidade e ventos muito leves que não dispersam rapidamente os odores. Dentre os animais, a criação de porcos é a que mais motiva reclamações (50%), seguida por aves (30%) e gado bovino (20%).

38 Soluções Práticas: Soluções Práticas: Regulamentação – 1998 (UK) – pouco respeitada. Não é possível evitar todos os odores das agroindústrias, mas esses podem ser minimizados. A primeira medida é que haja distância suficiente de possíveis reclamantes para permitir a dispersão dos odores sem causar incômodos. Isso tem implicações para localizar novas criações de animais e escolher terras onde será feita a dispersão de resíduos.

39 Além disso, deve-se evitar a formação de odores com boas práticas de gerenciamento que abranjam: - o abrigo e a alimentação de gado bovino, porcos e aves - armazenamento e manejo de resíduos dos animais - a dispersão de resíduos sobre o solo

40 Se há grande proximidade de moradias humanas, medidas adicionais podem ser necessárias para um controle mais eficiente dos odores: 1. modificações na dieta dos animais e sua manipulação podem reduzir a produção dos componentes causadores de odores no esterco e têm se concentrado na melhor utilização dos nutrientes. 2. esforços para melhorar o metabolismo microbiano no trato digestivo inferior para reduzir a excreção de componentes causadores de odores e na composição física e química das fezes e urina

41 Localização e características de novas unidades de criação de animais: Localização e características de novas unidades de criação de animais: Planejamento público e legislação (UK) ex: + 400 m de áreas residenciais Desde 1988 (UK) empreendimentos maiores precisam apresentar um plano de manejo (Considerações sobre os efeitos ambientais) para poderem ser instalados.

42 Ex: - garantir ventilação adequada para evitar umidade que eleva a formação de odores desagradáveis, altos níveis de amônia e má saúde para os animais - aberturas para ventilação tão altas quanto possível para boa dispersão dos odores - adequado planejamento da estrutura do piso (auto-limpante) e sistema eficientes para coleta de resíduos para garantir que os animais não fiquem excessivamente sujos - canalização dos resíduos para instalações de armazenamento - prover recipientes para água com formato que evite respingos e com isso se mantenha o piso tão seco quanto possível

43 Minimizando problemas de odores com boas práticas de manejo: Abrigos e alimentação para animais: Minimizando problemas de odores com boas práticas de manejo: Abrigos e alimentação para animais: - manter um alto grau de higiene e limpeza - limpar as construções regularmente. Coletar e transferir excrementos e estocá-los diariamente - onde camas são usadas, garantir que sejam fornecidas em quantidade suficiente para manter os animais limpos

44 Abrigos e alimentação para animais – cont.: Abrigos e alimentação para animais – cont.: - manter a integridade das construções para evitar vazamentos - limpar os sistemas de coleta para evitar sedimentos - controlar os sistemas de água de beber para evitar fluxo excessivo e respingos - manter áreas de concreto em torno das construções limpas e livres de pilhas de resíduos

45 Armazenamento e manejo de resíduos (excrementos): Armazenamento e manejo de resíduos (excrementos): - propiciar a compostagem com aeração - não adicionar alimentos tais como leite, soro ou efluente de silagem aos excrementos. Onde possível o efluente de silagem deveria ser mantido em tanque separado. - se há dispersão dos excrementos, fazê-la em dias ensolarados e com vento - o esterco de aves deve ser mantido tão seco quanto possível. Se possível deveria ser armazenado coberto e sobre base impermeável até sua dispersão em campos tão distantes quanto possível de populações humanas.

46 Precauções na dispersarão excrementos sobre o solo: Precauções na dispersarão excrementos sobre o solo: - em dias ensolarados e com vento - evitar finais de semana, feriados ou a noite, a menos que absolutamente necessário - evitar aplicar mais que 50m 3 ha -1 - incorporar ao solo o mais rápido possível - em sistemas de irrigação com resíduos, usar baixa pressão, trajetórias curtas e grande gotas

47 Tecnologias adicionais para reduzir os problemas com odores: Remoção de sólidos Tecnologias adicionais para reduzir os problemas com odores: - ventiladores e sistemas de biofiltros em construções que abrigam os animais – alto valor, casos extremos - odores formados no armazenamento e dispersão de excrementos podem ser reduzidos em até 90% por separação mecânica seguida de tratamento aeróbico para estimular a atividade bacteriana. Remoção de sólidos (10-20% do volume) permitirá melhor fluxo e mais rápida dispersão dos resíduos líquidos, que poderá ser aerado e então mantido armazenado por ao menos um mês sem a formação de odores. A porção sólida possui menos odor e poderá ser armazenada e empregada como esterco.

48 Bibliografia citada, fonte original dos dados da tabela apresentada: Grace, P.R., Oades, J.M., Keith, H and Hancock, T.W. (1995) Trends in wheat yields and soil organic carbon in the permanent rotation trial at the Waite Agricultural Research Institute, South Australia. Australian Journal of Experimental Agriculture 35, 857-864.