Litosfera (Parte 2)
Prof. Julio C. J. Silva
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas
Depto. de Química
Juiz de Fora, 2o semestre, 2019
QUI 163 – Química Ambiental
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Propriedades Físico-Químicas do Solo
MEV (microscopia eletrônica de varredura)
Propriedades Físico-Químicas do Solo
Capacidade de Troca Catiônica (CTC)
• Quantidade total de cátions que um solo, ou algum de seus constituintes, pode adsorver e trocar a um pH específico, em geral pH 7,0.
• No solo, a CTC é devida à superfície específica e às cargas inerentes ou acidentais de colóides eletronegativos, como os minerais de argila, a sílica coloidal e o húmus.
• Fertilidade CTC, adsorção de cátions
Capacidade de Troca Catiônica (CTC)
Capacidade de Troca Catiônica (CTC)
• Água da Chuva
• Intemperismo
• Plantas e Microrganismos
• Decomposição da Matéria Orgânica
• Fertilizantes
Origem da acidez do solo
SO2 + ½ O2 + H2O = H2SO4
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
CO2 + H2O = H2CO3
pH 5,6 (chuva normal) pH <4,6 (chuva ácida)
• Intemperismo – Hidrólise de cátions do material de origem
– Al3+ + H2O = Al(OH)2+ + H+
– Fe3+ + H2O = Fe(OH)2+ + H+
– Mn2+ + H2O = MnO2 + 4H+
– O Alumínio é mais abundante devido aos minerais alumino-silicatos que compõem a maior parte das rochas
Origem da acidez do solo
Origem da acidez do solo
• Plantas e Microrganismos
– Respiração CO2 ácido carbônico
– Exportação pelas Culturas remoção de cátions básicos
– Exsudação Radicular ácidos orgânicos e prótons H+
Origem da acidez do solo
• Plantas e Microrganismos
Origem da acidez do solo
(Fonte: McMilan adaptado e traduzido por Aegro)
Origem da acidez do solo
Origem da acidez do solo
Porque corrigir a acidez do solo ?
Correção da acidez do solo
Correção da acidez do solo
BENEFÍCIOS DA CALAGEM
Efeitos do Al+3 no sistema radicular da soja
Fertilidade do solo
“É a capacidade do solo de ceder elementos essenciais às plantas”
• Reservatório atmosfera:
– Agua da chuva (H2O)
– Carbono (CO2)
– Oxigênio (O2)
– Nitrogênio (N2)
Fertilidade do solo
• Para o crescimento da planta, com exceção desses quatro elementos principais, todos os demais (macro e micronutrientes) devem
encontrar-se no solo.
• Portanto, os vegetais conseguem desenvolver-se em cada ambiente à medida que
encontram no solo os elementos que lhe são indispensáveis (conceito de fertilidade).
Fertilidade do solo
• Elementos essenciais aos vegetais não são inesgotáveis.
• Após utilização pelas plantas, esses elementos participam de ciclos biogeoquímicos
fertilidade do solo!!!!!
• Se os forem interrompidos????
Solo vai se tornando progressivamente estéril ou improdutivo.
Fertilidade do Solo
Interação Solo-Planta • A RIZOSFERA região do solo sob influência direta da
presença das raízes, com características distintas das do solo, é a região onde ocorre a maior parte das interações entre microrganismos e plantas (Lynch, 1982; Foster, 1986).
• A rizosfera é um habitat mutável, sendo que a sua composição e a sua estrutura são influenciadas durante o ciclo vegetativo.
• Suas dimensões também são determinadas pelo tipo, composição e umidade do solo.
• A planta pode modificar as características químicas do solo nas proximidades de suas raízes através dos fragmentos descascados da superfície das raízes e dos exsudatos radiculares solúveis, enriquecendo o solo com uma variedade de compostos orgânicos; do consumo de O2 e liberação de CO2
Interação Solo-Planta
Interação Solo-Planta • Deficiência de fertilidade do solo, após a avalanche de lama e rejeitos de
mineração.
• Problemas físicos. Surgiu uma nova camada na parte superior do solo que é praticamente inerte
• Não é tóxico
• O material que está se sedimentando não apresenta condições para a germinação de sementes, nem para o desenvolvimento radiculares das plantas.
• Dificuldade de infiltração de água, o nível de matéria orgânica necessário para a vida microbiana do solo também foi bastante prejudicado
• O estudo aponta redução no solo dos níveis de potássio, magnésio e cálcio que são necessários para o desenvolvimento de atividades agrícolas.
• O pH, que mede a acidez do solo, também foi alterado.
• A tendência é que o solo fique bastante compactado por causa dos altos teores de silte e areia fina com baixa presença de argila.
Produtividade • A produção de vegetais por área de solo
• Sentido ecológico:
1. Produção total de matéria vegetal (produção primária)
2. Produção de animais herbívoros (produção secundária)
3. Produção de animais predadores (produção terciária).
• Na primeira metade do século XIX, o químico alemão Justus von Liebig (1803 – 1873) propôs a Lei do mínimo (Lei de Liebig).
“Verificou que o elemento essencial que se encontra em menor disponibilidade no ambiente limita o crescimento do vegetal”.
Produtividade
1. A limitação do crescimento do vegetal dá-se por falta, e não por excesso, de um elemento componente do ambiente;
2. O fator em mínimo é o elemento que se encontra em quantidades mínimas em relação às necessidades da planta;
3. Os microelementos ou micronutrientes, os quais entram na composição das plantas em quantidades mínimas, também podem controlar seu crescimento
4. Atualmente, sabe-se que a lei de Liebig não está associada apenas às substâncias químicas dissolvidas no solo, mas também aos ciclos biogeoquímicos, aos componentes químicos do ar (p.e. gás carbônico) e aos fatores físicos, como luz, temperatura, umidade, etc…
Contaminação - Sedimentos
Manejo do Solo
• Aumento da população com o tempo...
• Nômades pequenos grupos (pastores e/ou caçadores).
• Sedentário o homem aprendeu a utilizar o ambiente para obter benefícios e conforto (colheita)
• O cultivo do solo iniciou-se há cerca de dez mil anos com os Sumérios, na Mesopotâmia, às margens dos rios Tigre e Eufrates (atualmente onde se localiza o Iraque).
• Depois, há cerca de oito mil anos iniciaram-se as plantações no vale do Rio Nilo, no Egito (Rodrigues, 2001).
• Fertilidade padrões de produtividade suficientes para sustentar população mais numerosa
Manejo do Solo
• Manejo do solo intervenção humana na constituição e estrutura física do solo podia aumentar a produtividade.
• terras escuras constituídas de um material gelatinoso e macio unindo as partículas (húmus), associava partículas com maior diâmetro, tornando o solo mais poroso e permeável.
Manejo do Solo
• Aração
• Adubação
• Sequestro de carbono
• Irrigação (salinização)
• Pesticidas/Herbicidas
• Ocupação/Mineração
Manejo do Solo
• Sequestro de carbono
Manejo do Solo
Recuperação de Solos Contaminados
• Biorremediação: – utilização de organismos vivos, especialmente
microrganismos, para degradar poluentes ambientais.
– Para que uma técnica de bioremediação funcione efetivamente, os resíduos deverão ser e estar susceptíveis à degradação biológica.
– Além disso, as condições ambientais, tais como pH, temperatura e nível de oxigênio devem ser adequadas para a atuação dos microrganismos.
• Fitorremediação: – Uso de vegetação para a descontaminação in situ de solos e
sedimentos, eliminando metais e poluentes orgânicos
Recuperação de Solos Contaminados