ETEC TIQUATIRA
CICLO BIOGEOQUÍMICOS – Parte 2
Prof. José Barbosa Leite Filho
Prof. Marlon Cavalcante Maynart
Química Ambiental
Maio - 2012
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PROGRAMAÇÃO
Objetivo
Conteúdo
 Estudo do Meio Ambiente
 Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos
 Tipos de Solo
 Ciclo do Carbono
 Ciclo do Oxigênio
 Ciclo do Nitrogênio
Ciclo do Fósforo
 Ciclo da Água
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FUNDAMENTOS
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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.
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FUNDAMENTOS
Intervenções do Homem
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.
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FUNDAMENTOS
CLASSIFICAÇÃO DOS CICLOS
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.
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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 plantas
cicla 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
EUTROFIZAÇÃO
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.
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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.
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 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.
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Ciclo do Nitrogênio
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
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
FUNDAMENTOS
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.
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