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
Por que “Biogeoquímico”?
BIO
Porque os organismos
vivos interagem no
processo de síntese
orgânica e
decomposição dos
elementos
GEO
Porque o meio
terrestre é a
fonte dos
elementos
QUÍMICOS
Porque são ciclos
de elementos
químicos
Biogeoquímica
Ciência que estuda a troca ou a circulação de
matéria entre os componentes vivos e físicoquímicos 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
Fertilizante
Mineração
Reserva
Plantação
Decomposição
Animais
Oceano
Algas
Movimentos
tectônicos
Decomposição
Animais
Animais
Solo
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.