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.