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Ciclos Biogeoquímicos
Disciplina: Ciências do Ambiente
Estagiário Docente: José Guimarães
Professora Doutora Márcia Maria
Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Tecnologia e Recursos NaturaisÁrea de Engenharia de Recursos Hídricos
Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
Por que “Biogeoquímico”?
Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese
orgânica e decomposição dos
elementos
Porque o meio terrestre é a
fonte dos elementos
BIO
Porque são ciclos de elementos
químicos
QUÍMICOSGEO
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 Plantação
Fertilizante
Animais
Decomposição
Oceano Algas
Animais
DecomposiçãoSolo
Movimentos tectônicos
Animais
Ciclo do Fósforo
Fonte: Braga, 2005
Interferência Humana
• Mineração– 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:1. As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos, que
vieram a terra carreados pela chuva;2. Na produção de aminoácidos das plantas, o hidrogênio substitui o
oxigênio na composição dos sulfatos;3. Os seres vivos se alimentam das plantas;4. Microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos
restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio;5. O enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos e,6. 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:1. Fixação do nitrogênio da atmosfera em nitratos;• Organismos simbióticos
2. Amonificação;• Constituição de moléculas orgânicas dos vegetais
3. Nitrificação;• Processo aeróbico feito por bactérias
quimiossintetizantes
4. 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:– 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.