Ciclos Biogeoquímicos

1. Universidade Federal de Campina Grande Centro de Tecnologia e Recursos Naturais Área de Engenharia de Recursos Hídricos Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental Ciclos Biogeoquímicos Disciplina: Ciências do Ambiente Estagiário Docente: José Guimarães Professora Doutora Márcia Maria

2. Por que “Biogeoquímico”? BIO GEO QUÍMICOS Porque os organismos vivos interagem no processo de síntese orgânica e decomposição dos elementos Porque o meio terrestre é a fonte dos elementos Porque são ciclos de elementos químicos

3. Biogeoquímica • Ciência que estuda a troca ou a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera (Odum, 1971)

4. 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).

5. Presença de Elementos em % da massa

6. 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

7. Ação do Homem

8. 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

9. Esquema do Ciclo do Fósforo Reserva Mineração Fertilizante Plantação Decomposição Animais Algas Oceano Movimentos tectônicos Decomposição Solo Animais Animais

10. Ciclo do Fósforo Fonte: Braga, 2005

11. 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.

12. 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: • As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos, que vieram a terra carreados pela chuva; • Na produção de aminoácidos das plantas, o hidrogênio substitui o oxigênio na composição dos sulfatos; • Os seres vivos se alimentam das plantas; • Microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio; • O enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos e, • Sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do enxofre com o oxigênio.

13. Ciclo do Enxofre Fonte: Braga, 2005

14. Interferência Humana • Emissão de dióxido de enxofre em grandes quantidades • Queima de carvão e óleo combustível em indústrias e termoelétricas

15. 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- ).

16. Ciclo do Nitrogênio • Existências de quatro mecanismos: • Fixação do nitrogênio da atmosfera em nitratos; • Organismos simbióticos • Amonificação; • Constituição de moléculas orgânicas dos vegetais • Nitrificação; • Processo aeróbico feito por bactérias quimiossintetizantes • Desnitrificação. • Processo anaeróbico feito por bactérias quimiossintetizantes.

17. Ciclo do Nitrogênio

18. 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.

19. 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!!

20. Ciclo do Carbono • Fotossíntese: • 6CO2 + 6H2O + Energia solar -> C6H12O6 +6O2 • Respiração Vegetal: • -> C6H12O6 +6O2 -> 6CO2 + 6H2O + Energia

21. Ciclo do Carbono

22. 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.

23. 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

24. Ciclo do Oxigênio

25. Interferência do Homem • Desequilíbrio na fonte: • Poluição dos oceanos • Desequilíbrio na existência • Queimadas

26. 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

27. Distribuição de água na Terra (percetagem) Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

28. Distribuição de água na Terra (valores absolutos) Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

29. Distribuição de Água no Brasil

30. Etapas do Ciclo

31. Ciclo Hidrológico Fonte: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html

32. Tempo de Residência da Água

33. Interferência do Homem • Atuação na água doce • Escassez quantitativa e qualitativa. • Desequilíbrio em diversos ecossistemas do planeta! • Aumento da discrepância social, regional e mundial.