1Maio - 2012

CICLO BIOGEOQUÍMICOS – Parte 2

ETEC TIQUATIRA

Prof. José Barbosa Leite FilhoProf. Marlon Cavalcante MaynartQuímica Ambiental

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PROGRAMAÇÃO

ObjetivoObjetivo Estudo do Meio Ambiente Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos Estudo do Meio Ambiente Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos

ConteúdoConteúdo Tipos de Solo Ciclo do Carbono Ciclo do Oxigênio Ciclo do NitrogênioCiclo do Fósforo Ciclo da Água

Tipos de Solo Ciclo do Carbono Ciclo do Oxigênio Ciclo do NitrogênioCiclo do Fósforo Ciclo da Água

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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

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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

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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

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FUNDAMENTOS

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

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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.

- A maior parte do fósforo nas plantascicla entre plantas vivas e mortas.

-Não forma um gás estável.

- Cicla de forma lenta no solo e na superfície dos Oceanos.

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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 H2S e CH4.

EUTROFIZAÇÃO

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.

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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.

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Ciclo Biogeoquímicos

CICLO DO FÓSFORO

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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).

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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.

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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.

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.

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Ciclo do Nitrogênio

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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 (NO3

-).

No  ciclo  do  nitrogênio  existem quatro mecanismos  diferentes  e importantes:

1. fixação do N atmosférico em nitratos;

2. amonificação;

3. nitrificação;

4. desnitrificação.

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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 (NH3) e sais de amônio (NH4

+), completando a fase de amonificação do ciclo.

 NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2

-) e, posteriormente, no processo  de  nitrificação,  de  nitritos  em  nitratos  (NO3

-)  por  um  grupo  de bactérias quimiossintetizantes.

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Ciclo do Nitrogênio

FUNDAMENTOSFUNDAMENTOS 

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 N2, que retorna à atmosfera, fechando o ciclo. À transformação dos nitratos em N2 dá-se o nome de desnitrificação, e as bactérias que realizam essa transformação são chamadas de desnitrificantes.

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Ciclo do Nitrogênio

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Ciclo do Nitrogênio

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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.

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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.

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Ciclo Do Carbono

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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 CO2 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.

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Ciclo Do Carbono

Os  decompositores  atuam  sobre  os  detritos  orgânicos liberando  CO2,  que  retorna  à  atmosfera,  reintegrando-se  a  seu reservatório natural. 

Detritos  orgânicos  ainda  podem  originar  os  combustíveis fósseis  que,  através  da  combustão,  eliminarão  CO2  de  volta  para  a atmosfera. 

Obs.: 

Fotossíntese: CO2 + H2O = > C6H12O6 + H20 + O2 

Respiração: C6H12O6 + O2 = > CO2 + H2O + energia 

Combustão: combustível + energia + O2 = > CO2 + ...(detritos) 

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Ciclo Do Carbono

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Ciclo Do Carbono

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Ciclo do Oxigênio

O oxigênio molecular (O2), 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. 

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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 (O3); 

 combinação com metais do solo (principalmente o ferro), 

formando óxidos metálicos. 

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Ciclo do Oxigênio

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Referências Bibliográficas

ATKINS, P. e Jones L. “Princípios de Química” 1a Edição, Editora Bookman, Porto Alegre, p. 764, 2001.

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. 1996.

MARCATTO, C., Agricultura Sustentável: Conceitos e Princípios. Apud: http://www.redeambiente.org.br.

Parâmetros Curriculares Nacionais: Meio Ambiente, saúde / Secretaria de Educação Fundamental. - Brasília: MEC/SEF, 1997.