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APOSTILA DE INTRODUÇÃO À ENGENHARIA AMBIENTAL PARTE 1 Prof. João Alberto Ferreira joaf@uerj.br 2008 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 2. NOÇÕES GERAIS DE ECOLOGIA 3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 4. BIOMAS E BIODIVERSIDADE 5. PRESERVAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS 6. POLÍTICA E GESTÃO AMBIENTAL 7. NORMAS AMBIENTAIS 8. IMPACTOS NOS ECOSSISTEMAS HIDRICOS 3 1. INTRODUÇÃO Os avanços e a importância da tecnologia para o conforto, bem-estar e a sobrevivência do homem e são inegáveis nos tempos atuais. Citando um biólogo brasileiro Warwick E. Kerr “o homem pode conquistar novos nichos, novos territórios, novos alimentos, sem necessidade de mutação e seleção natural, porque ele adicionou, ao processo evolutivo, duas novidades de capital importância: a Invenção e a Instrução, a primeira resolvendo problemas e criando outros, e a segunda inter- relacionando várias invenções e evitando que estas tenham de ser repetidas” (Branco,1987). No entanto, este avanço tecnológico deve ser planejado de modo que as inovações sejam introduzidas quando forem necessárias para a adaptação do homem à evolução do meio, e suas conseqüências avaliadas de modo que possa impedir o aparecimento de efeitos secundários danosos. Por exemplo, o crescimento das cidades e a industrialização fizeram com que aumentasse o volume de esgotos e águas residuárias. O tratamento dos esgotos e destas águas não acompanhou o ritmo deste crescimento, ou através de implantação de estações de tratamento de esgoto, ocorrendo assim à proteção contra a poluição dos solos, rios e mares, ou através da introdução de novas tecnologias nas indústrias. A geração de resíduos domiciliares cresce cada vez mais exigindo do governo um tratamento mais adequado para a disposição final destes resíduos, de modo que não continue a realidade nacional de também ocorrer a contaminação de recursos hídricos superficiais ou profundos, destruindo ecossistemas e a biodiversidade existente. Vários outros exemplos poderiam ser citados. Dentro deste cenário, notadamente a partir da década de 70, começa um movimento de conscientização da necessidade de se preservar o Meio Ambiente, como forma de afastar os riscos de até uma possível extinção humana. Observa-se hoje, que o progresso, o desenvolvimento tecnológico e industrial, o crescimento populacional e a urbanização, muitas vezes desordenada, acabam por provocar profundas alterações aos ecossistemas naturais. Em muitos casos, as interferências que visam beneficiar o ser humano podem resultar em profundas modificações, causando sérios prejuízos ao Meio Ambiente. O grande desafio que se coloca é que se alcance o equilíbrio entre a utilização dos recursos naturais, que gerarão a energia necessária ou servirão de insumos para o desenvolvimento tecnológico, o crescimento populacional, e a poluição que fatalmente ocorrerá. Este movimento teve início em 1968 com o Clube de Roma, quando 30 especialistas de várias áreas da ciência se reuniram em Roma com o objetivo de discutir a crise e o futuro da humanidade. O resultado deste trabalho foi publicado em 1972 : “The Limits of Growth”, onde se alertava que o 4 crescente consumo mundial levaria a um limite de crescimento e possivelmente a um colapso. Neste mesmo ano de 1972, em Estocolmo, Suécia, ocorreu a Conferência da ONU sobre o Ambiente Humano. Pela primeira vez a Educação Ambiental foi reconhecida como elemento vital para a conscientização da crise ambiental mundial (Rivoir, 1998). A Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente, conhecida como Comissão Brundtland produziu, em 1987, o relatório “Our Common Future”, documento que ressalta a importância da busca do equilíbrio entre desenvolvimento e preservação dos recursos naturais. Ou seja, a economia global e a ecologia estão inexoravelmente interligadas. Esta publicação permitiu difundir o conceito de Desenvolvimento Sustentável (Sustentado), definido como “aquele que atende as necessidades do presente sem comprometer a capacidade de as gerações futuras satisfazerem as suas próprias necessidades”. Este conceito se apóia em três aspectos principais: crescimento econômico, eqüidade social e equilíbrio ecológico. A humanidade tem como desafio gerenciar o planeta, comprometida com as bases do desenvolvimento sustentável. Durante a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, realizado no Rio de Janeiro em 1992, conhecida como Rio 92, os 170 países presentes assumiram o compromisso de internalizar, nas políticas públicas de seus países, as noções de sustentabilidade e de desenvolvimento sustentável. A Agenda 21 surgiu para tentar organizar através de um documento este processo de transformação, a partir da definição de alguns temas, como por exemplo, Agricultura Sustentável, Cidades Sustentáveis, Gestão de Recursos Naturais, Redução das Desigualdades Sociais, Ciência e Tecnologia para o Desenvolvimento Sustentável. A implementação da Agenda pressupõe a conscientização dos cidadãos sobre o papel ambiental, econômico, social e político (Agenda 21, 2000). Uma nova Conferência ocorreu em 2002, em Joanesburgo, África do Sul, denominada de Rio+10. A plataforma principal dos países latino-americano e caribenho reinvidica os compromissos da Rio 92, especialmente quanto à transferência de recursos e de tecnologia, à repartição dos benefícios do uso sustentável da biodiversidade, e à abertura do mercado dos países industrializados para os produtos dos países em desenvolvimento. Defendem uma outra globalização, que garante um desenvolvimento eqüitativo, inclusivo e sustentável. 5 2. NOÇÕES GERAIS DE ECOLOGIA Alguns conceitos básicos de ecologia serão introduzidos, de modo que se faça este entendimento da sustentabilidade, (Branco, 1987, Braga et al, 2000). A ecologia é o estudo das relações dos organismos na sua casa. O meio ambiente é o conjunto das condições, influências e interações, que atuam sobre os organismos, considerando as plantas, os animais e os seres humanos. A palavra ecologia deriva do grego “oikos” que significa casa, ou lugar onde se mora, e “logos” que significa estudo. Ou seja estuda os organismos ou grupos de organismos com o seu ambiente. Trata da estrutura e do funcionamento da natureza, ressaltando a biologia de grupos de organismos e dos processos funcionais na terra, no mar e na água doce, ou seja o estudo dos ecossistemas. Inclui-se também neste estudo a humanidade. Para muitos, “a totalidade do homem e do ambiente”. A introdução do termo ecologia foi realizada pelo biólogo alemão Ernest Haeckel, em 1869, que a entendia como: “a ciência da totalidade das relações do organismo x ambiente”. O Princípio de Lavoisier: “Nada se cria, nada se perde: tudo se transforma” é fundamental, seja em relação às formas de energia, seja por extensão com relação às estruturas biológicas. O grande conjunto de formas vivas, das mais primitivas às mais evoluídas, acha-se ligado por relações dinâmicas de interdependência. Assim, a existência e a sobrevivência do homem estão na dependência da existência de formas mais primitivas e até microscópicas de vida, tais como bactérias e muitos outros organismos que integram o ciclo da energia e das substâncias da natureza. POPULAÇÃO Grupo de indivíduos de uma dada espécie de organismo que habitam ao mesmo tempo um mesmo espaço físico. Por exemplo: os esquilos do Jardim Botânico; as árvores de mogno da Floresta Amazônica. COMUNIDADE O conjunto de diferentes populações que ocupa uma determinada área, ao mesmo tempo. Também denominada biocenose. Exemplo: todas as plantas e animais do deserto do Saara. 6 ECOSSISTEMA Sistema: componentes com interação e interdependência regulares formando um todo unificado. Ecossistemas são sistemas resultantes da integração de todos fatores vivos e não vivosdo ambiente. (ecologista inglês A G. Tansley, 1935). São unidades constituídas pelo meio físico, biótipo e os diversos seres que nele habitam, biocenose, ocorrendo uma interação entre eles. É um sistema ecológico. ECOSSISTEMA = BIÓTOPO + BIOCENOSE Componentes abióticos: ar, luz, calor, ventos, água, solo. Componentes bióticos: seres vivos. ECOSSISTEMA é “qualquer unidade que inclua todos os organismos de uma determinada área, interagindo com o meio físico, de tal forma a originar um fluxo de energia, definindo claramente uma estrutura trófica [trophos=nutrir], uma diversidade biótica e um ciclo de matérias (intercâmbio de matérias entre partes vivas e não vivas) dentro do sistema.” (Odum) As dimensões serão de conveniência. Por exemplo, pode-se estudar uma floresta inteira ou uma simples bromélia, onde em seu receptáculo, formado pelas folhas, acumula-se água permitindo o desenvolvimento de algas fotossintetizantes seguidas de toda uma complexa fauna de protozoários e microinvertebrados. Outros exemplos: mar, mangue, as partes estratificadas de um lago. O princípio funcional fundamental de um ECOSSISTEMA é o de uma máquina capaz de interceptar a energia solar, transformá-la em energia química pela fotossíntese e repartir essa energia química de modo a assegurar a permanência de sua estrutura funcional. Do ponto de vista estrutural, os ECOSSISTEMAS tem 4 constituintes, de acordo com seu nível trófico (posição que o ser vivo ocupa dentro de uma cadeia alimentar no processo de obtenção de energia). 1. Nutrientes são as substâncias abióticas, ou seja, substâncias existentes no ar, água, solo. 2. Produtores são os organismos autótrofos: sintetizam matéria orgânica a partir de substâncias inorgânicas. São seres fotossintetizantes: vegetais ou bactérias quimiossintetizantes. 7 PRODUTOR NUTRIENTES CONSUMIDOR DECOMPOSITOR 3. Consumidores são organismos heterotróficos, que se alimentam de compostos orgânicos existentes no meio ambiente, como outros organismos ou seus produtos. São principalmente os animais. Alimentam-se diretamente ou indiretamente dos produtores. Não tem capacidade de sintetizar a substância orgânica de que necessitam a partir de substâncias inorgânicas. São subdivididos em: • Primários: alimentam-se diretamente do produtor; exemplo: camarão, molusco, caranguejo; • Secundários: alimentam-se de consumidores primários; são denominados carnívoros; por exemplo: pequenos peixes. • Terciários: alimentam-se dos secundários; exemplo: peixes maiores. 4. Decompositores (saprófitos) são algumas espécies de seres heterótrofos que se alimentam de matérias orgânicas mortas e de dejetos biológicos, promovendo a reciclagem da matéria no ambiente físico, fornecendo elementos minerais que vão servir aos produtores. São representados pelas bactérias e fungos. Outro exemplo pode ser dado: PRODUTOR Milho NUTRIENTES Vitaminas, Minerais e Proteínas CONSUMIDOR Primário Secundário Terciário Rato Cobra Gavião DECOMPOSITOR Bactérias e fungos ECOSFERA 8 É o conjunto de sistemas ou compartimentos ambientais interdependentes compostos pela atmosfera, hidrosfera, litosfera (ou geosfera). atmosfera: camada de ar que envolve a Terra, sob ação de força gravitacional; hidrosfera: compartimento formado pelas águas continentais de superfície e de subsolo e pelas águas marinhas, nas formas líquida e sólida; litosfera (ou geosfera): compartimento composto pelos solos e rochas. BIOSFERA É a região do Planeta que contém todo o conjunto de organismos vivos, na qual a vida é permanentemente possível, e pela matéria orgânica resultante deles. Trata-se de quase toda a superfície da Terra, exceto as regiões polares, permanentemente cobertas por gelo e das montanhas elevadas, onde nem planta nem animal são capazes de viver continuamente. Esta região é uma faixa limitada em relação ao diâmetro total da Terra. Acima de 6000 m de altitude as condições de temperatura, pressão, oxigênio e alimento não são próprias para a vida. Alguns pássaros na Índia foram observados transitoriamente a 9000 m de altitude. Nos oceanos, embora as formas de vida primitiva (como bactérias) foram encontrados nos abismos mais profundos explorados, a vida já se torna difícil abaixo de 6000 m de profundidade. No solo, pequenos organismos vivem a poucos metros de profundidade. São indispensáveis à Vida, sendo sua presença obrigatória na biosfera: O CALOR: para atividade química, e conseqüentemente para as reações biológicas que caracterizam o metabolismo dos seres vivos. A ÁGUA: principal componente das células, e solvente das substâncias minerais e orgânicas. A LUZ : fonte de energia para a síntese dos compostos orgânicos. A vida no Planeta, ou em qualquer ambiente em particular, depende da existência de elementos indispensáveis como (água, energia, carbono, etc.) e da ausência de fatores nocivos (temperatura elevada, presença de substâncias tóxicas). HABITAT É o local onde determinada espécie vive e desempenha o seu nicho ecológico. Algumas espécies de seres vivos conseguem se adaptar à diferentes condições ambientais, podendo ter maior distribuição geográfica e, portanto, um habitat mais amplo. Duas espécies podem coexistir em um mesmo habitat 9 desde que possuam nichos ecológicos diferentes. Como exemplo têm-se os fitoplânctons e zooplânctons que habitam as águas superficiais de um rio, lago ou lagoa. Os fitoplânctons sintetizam a sua própria matéria orgânica a partir da radiação solar, enquanto que zooplânctons atuam como consumidores na obtenção de nutrientes. 10 NICHO ECOLÓGICO Está relacionado com a maneira de viver de cada organismo, seus hábitos, a forma de obtenção de energia e as interações das quais ele participa dentro de um ecossistema. O biólogo Gause demonstrou empiricamente que duas espécies diferentes de seres vivos não podem desempenhar o mesmo nicho ecológico em uma mesma região por muito tempo. MECANISMOS REGULADORES (HOMEOSTASE) São os mecanismos que, através da interação de organismos com organismos, garantem a manutenção da estrutura e função da comunidade. São forças e anti-forças que atuam nos ecossistemas para garantir uma certa estabilidade. Um exemplo: a variação da taxa de fotossíntese de uma floresta pode ser menor do que a de árvores ou de plantas, individualmente no seu interior. Se ocorrer uma modificação no comportamento do ecossistema, um sistema de realimentação aciona seus mecanismos homeostáticos para garantir a normalidade, no caso de modificações naturais. Intervenções antrópicas, que podem ser violentas e continuadas, podem não ser absorvidas pelos mecanismos reguladores. As condições de vida exigem que o ambiente permita a realização das atividades básicas de nutrição, reprodução e proteção. NUTRIÇÃO Processo de obtenção de matéria e energia do meio para a construção do organismo e realização de suas atividades. Para isto o organismo pode: - alimentar-se de compostos orgânicos já existentes. - sintetizar e produzir estes componentes. SÍNTESE A síntese de compostos orgânicos (a partir do carbono simples presente na forma de gás carbônico) é realizada pelos seres autótrofos, ou seja, todos os vegetais. 11 FOTOSSÍNTESE: reação resumida: luz 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 clorofila Glicose gás oxigênio Clorofila: pigmento verde existente nos seres autótrofos. RESPIRAÇÃO É o mecanismo que permite aos seres vivos utilizar a energia contida nas moléculas orgânicas e consiste basicamente na oxidação bioquímica das moléculas.C6 H12 2O6 + 6O2 ⇒ 6 O2 + 6 H2O + ENERGIA Em todo processo de respiração há a destruição ou decomposição de compostos orgânicos. Na natureza, a todo processo de composição (síntese) corresponde um processo de decomposição (análise). A existência deste equilíbrio é fundamental à continuidade da vida, porque se por um lado a quantidade de energia disponível (SOLAR) é praticamente inesgotável, por outro lado a quantidade de carbono e de outros elementos constitutivos das moléculas orgânicas é limitado ao ambiente habitado. Ou seja, estes últimos elementos têm de ser constantemente reciclados. Duas ou mais espécies que convivem em um mesmo habitat podem desenvolver relações mútuas favoráveis ou desfavoráveis para uma ou para todos as participantes da relação. Podem ocorrer associações neutras, positivas ou negativas. Comensalismo: associação positiva em que uma espécie comensal, que se beneficia da união, e uma espécie hospedeira que não leva nenhuma vantagem, mas também não se prejudica. Exemplo: nos humanos, bactérias (comensal) que se alojam nos intestinos, alimentando-se do material retirado deste organismo. Cooperação: associação positiva, na qual ambas as espécies levam vantagem, porém não é indispensável à união, podendo os indivíduos levar vidas independentes. Exemplo: a nidificação coletiva, dos pássaros, que traz proteção contra os predadores. 12 Mutualismo: união positiva, no qual os indivíduos são ligados, não podendo um sobreviver, crescer, reproduzir sem o outro (simbiose). Exemplo: relação entre cupins e microorganismos que vivem em seu estômago que fazem a digestão da celulose da madeira; ocorre também entre fungos e raízes de vegetais. Amensalismo: associação negativa, onde uma espécie (amensal) é inibida em seu crescimento ou sua reprodução enquanto a outra inibidora não sofre essa inibição. Predação: associação negativa em que uma espécie predadora ataca e devora a espécie presa. Parasitismo: associação negativa, em que a espécie parasita inibe o crescimento, reprodução ou metabolismo da espécie hospedeira, podendo ou não acarretar a sua morte. Competição: associação negativa, na qual duas espécies apresentam o mesmo nicho ecológico, disputando assim alimentos e abrigos; espécies semelhantes não podem disputar o mesmo local, pois fatalmente uma será dizimada nesta competição. Concluindo, meio ambiente é o conjunto de elementos e fatores indispensáveis à vida (ODUM, 1969). É o que circunda um organismo incluindo as plantas e os animais com os quais ele interage. NÃO ESQUECER QUE NÓS OCUPAMOS ESTE ESPAÇO FÍSICO, OU SEJA, INTERAGIMOS E AGIMOS NO E COM O MEIO AMBIENTE. 3. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Já foi visto que os indivíduos de uma mesma espécie formam a população. As várias populações formam a comunidade. A interação que ocorre dessa comunidade com o meio físico, e deste sobre os organismos, originando um fluxo de energia, compõe os ecossistemas. Uma característica do ecossistema é a relação alimentar que se estabelece entre os seres da biocenose de modo que suas necessidades energéticas fiquem atendidas. Esta relação constitui a cadeia alimentar, que dispõe de diferentes níveis tróficos, de acordo com a maneira pela qual os seres vivos obtêm sua energia dentro do ecossistema. 13 A fonte primária de energia é o SOL. ENERGIA SOLAR PRODUTORES CONSUMIDORES DECOMPOSITORES RESPIRAÇÃO CALOR MEIO AMBIENTE O fluxo de energia é UNIDIRECIONAL, exigindo uma fonte de energia externa ao ecossistema. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS são os caminhos mais ou menos circulares que os elementos químicos percorrem passando pelos organismos e voltando ao ambiente e daí novamente percorrendo pelos organismos. É o ciclo dos elementos químicos entre o meio biótico e o meio abiótico. BIO= organismos vivos GEO= refere-se as rochas, ao ar, à água da Terra. A biosfera caracteriza-se por um fluxo contínuo e cíclico de elementos que, retirados do solo, do ar, e da água pelos seres autótrofos, entram na composição dos compostos orgânicos, circulando pelas cadeias alimentares e são devolvidos ao meio físico através dos processos de decomposição. Desta maneira, as plantas verdes transformam substâncias inorgânicas, como carbono, nitrogênio, fósforo e potássio, em compostos orgânicos que são transferidos ao longo da cadeia alimentar. Estes, por ação dos decompositores, são devolvidos ao solo, água e atmosfera em sua forma inorgânica, ficando novamente à disposição dos seres produtores. A existência dos ciclos biogeoquímicos confere à biosfera um poder de auto-regulação (homeostase) assegurando a perenidade dos ecossistemas. 14 Os macronutrientes exercem papel fundamental e são necessários em quantidades relativamente grandes: C, H, O, N, Ca, Mg, S, P. Os micronutrientes são necessários em quantidades menores: Fe, Mn, Cu, Zn, Bo, Na, Mo, Cl, Va e Co. Em cada um dos ciclos biogeoquímicos existe um reservatório do nutriente que garante o fluxo lento e regularizado do mesmo. Os reservatórios não são de natureza biológica e, ocorrendo um consumo temporário exagerado, ou uma interrupção temporária do processo de restituição da substância ao meio, impedem a interrupção do ciclo. Do ponto de vista da biosfera como um todo, os ciclos biogeoquímicos classificam-se em: Ciclos gasosos, nos quais o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto dos seguintes nutrientes: oxigênio: cujo reservatório é a atmosfera; carbono: cujo grande reservatório está na hidrosfera, constituída pelos carbonatos existentes no oceano, embora também esteja presente na atmosfera; nitrogênio: cujo reservatório é a atmosfera. Ciclos Sedimentares, nos quais o depósito está na crosta terrestre, composto dos seguintes nutrientes: água: cujos depósitos são o mar, rios, lagos e os lençóis subterrâneos; fósforo: cujo reservatório são as rochas formadas em remotas eras geológicas; enxofre: cujo maior reservatório são as rochas e sedimentos. CICLO DA ÁGUA OU CICLO HIDROLÓGICO A água é a substância mais abundante presente na atmosfera, ocupando 71% da superfície do planeta. É um componente essencial à vida e à maior parte da matéria viva. O homem possui cerca de 60% do seu peso constituído de água e alguns animais aquáticos tem cerca de 90%. A distribuição da água no globo terrestre é a seguinte: • Água do mar: 97% • Calotas polares e geleiras: 2,2% • Água doce: 0,8% Água subterrânea: 97% Água superficial: 3% O ciclo da água começa com a evaporação dos corpos hídricos (mares, rios e lagos) e do solo sob a ação da radiação solar (calor), passando à atmosfera sob a forma de vapor. Este, sofrendo resfriamento, 15 condensa-se sob a forma de nuvens (condensação). A água é então devolvida à superfície terrestre na forma de chuvas, neblina, neve ou granizo (precipitação). A parcela de água precipitada sobre a superfície sólida pode seguir três vias distintas: escoamento superficial, infiltração e evapo- transpiração. O escoamento superficial é responsável pela formação de córregos, rios e lagos. A infiltração contribui para o recarregamento das reservas freáticas e a rehidratação do solo. Estas águas subterrâneas, que se movimentam debaixo da superfície do terreno podem, além de serem absorvidas pelas raízes vegetais, também alimentar rios e lagos e até atingir o oceano. Elas também são fundamentais as atividades biológicas que se desenvolvem nas camadas superficiais do continente. Daí seu papel fundamental na manutenção dos ecossistemas. Essa água acumulada pela infiltração é restituída à atmosfera por meio de evapo-transpiração. A vegetação exerce papel importante nesta devolução pois acelera o processo da simples evaporação. Para tal imagine-se a somatória da superfície das folhas em relação à superfície do solo, e poderá se perceber o processo multiplicador desempenhado pela vegetação. Reforçando ainda o papel da cobertura vegetal,o sistema radicular de folhas e arbustos pode atingir profundidades de dezenas de metros, permitindo uma rápida movimentação dessas águas. Além disso, a maior ou menor proporção do escoamento superficial em relação à infiltração é influenciado fortemente pela presença ou não da cobertura vegetal. Esta também poderá impedir os processos de erosão, provocados pela ação mecânica da água sobre o solo. Figura 1. Ciclo Hidrológico. Fonte: Ecologia Rocha impermeável Precipitação Evaporação Transpiração Evaporação Nível d'água subterrâneo Oceano 16 CICLO DO OXIGÊNIO Nos processos energéticos o oxigênio é fundamental para os seres vivos. Ele se encontra na atmosfera numa proporção de 21%. O ciclo começa com a respiração dos animais, e dos vegetais também, absorvendo o oxigênio da atmosfera, ou o oxigênio dissolvido nas águas. Os animais devolvem ao ambiente o CO2. O gás carbônico é consumido pelas plantas no processo da fotossíntese, que por sua vez retorna o oxigênio para a atmosfera. Figura 2. Ciclo do Oxigênio. CICLO DO CARBONO O carbono é um elemento essencial na composição da matéria orgânica, e está presente em TODOS organismos vivos. O carbono utilizado pela bioscenose está presente no ar atmosférico (em forma de gás carbônico) ou dissolvido nas águas. O carbono depois de obtido pela fotossíntese pelos seres autótrofos é devolvido ao meio através da respiração, restabelecendo assim a concentração de CO2 no meio. Além disso, há a produção de matéria orgânica por esses seres que será incorporada à cadeia alimentar dos seres heterótrofos. A respiração dos seres vivos provoca a oxidação da matéria orgânica e parte do gás carbônico será liberada para a atmosfera. A matéria orgânica das plantas e animais mortos é utilizada como alimento pelos microorganismos decompositores, ocorrendo assim o retorno do carbono na forma de gás carbônico ao meio. O2 atmosférico CO2 atmosférico Respiração Respiração Respiração Fotossíntese Fotossíntese Fixação em óxidos metálicos Respiração Animais 17 A matéria orgânica em algumas situações pode não ser totalmente degradada pelos decompositores, permanecendo no subsolo sob a forma de depósitos fósseis, como carvão e petróleo. Em eras geológicas antigas, como o carbonífero, a atmosfera com muito gás carbônico, contribuiu para a ocorrência de uma flora e fauna abundantes, permitindo a formação destes grandes depósitos fósseis. A diminuição desse gás carbônico, pela própria fotossíntese, teria ocasionado o desaparecimento daqueles ecossistemas primitivos. Os grandes reservatórios de carbono existentes atualmente são representados pelos carbonos presentes na hidrosfera e litosfera, ou seja, na água e nos solos. Eles não participam ativamente do ciclo, aparecendo somente quando ocorrem as grandes erupções vulcânicas. O carbono também está na estrutura das conchas, que, após a sua “morte”, formas os depósitos calcáreos. O ciclo do CO2. Os números representam 109 toneladas de CO2 nos principais compartimentos da biosfera e circulando por entre os compartimentos (setas). Figura 3. Ciclo do Carbono. 18 CICLO DO NITROGÊNIO O nitrogênio está presente em altas quantidades na atmosfera, com 78%. No entanto as plantas superiores não conseguem absorvê-lo e fixá-lo em suas células para obtenção de proteínas. E ele é indispensável à formação das proteínas. As plantas então obtém o nitrogênio sob a forma de nitratos (NO3). E estes surgem de duas formas. Em menor escala, com a combinação de átomos de hidrogênio com oxigênio, quando ocorrem descargas elétricas e relâmpagos, que se precipitam para o solo, onde reagem com outras substâncias, originando os nitratos. E, em grande escala, através de bactérias fixadoras de nitrogênio livre, formando também os nitratos. As bactérias se associam as plantas, entrando assim na cadeia alimentar; são consumidas pelos animais até chegar aos decompositores. Estes são bactérias de putrefação que produzem a amônia (NH3) e o íon amônio (NH4) e a uréia. O íon amônio é absorvido por algumas plantas. Por outro lado, o que se observa mais comumente, é o aproveitamento de amônia por bactérias. São as bactérias nitrosas que oxidam a amônia em nitritos (NO2). Então entram em cena as bactérias nítricas, que oxidam nitritos (NO2) em nitratos (NO3). CO2 ATMOSFÉRICO CONCHAS DEPÓSITOS CALCÁREOS QUEIMA CO2 DISSOLVIDO NA ÁGUA DEPÓSITOS FÓSSEIS (CARVÃO, PETÓLEO) MORTE RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO FOTOSSÍNTESE CADEIA ALIMENTAR DECOMPOSITORES MATÉRIA ORGÂNICA SER AUTÓTROFO SER HETEROTROFO 19 Resta apenas ressaltar o papel de outro grupo de bactérias existentes no solo, as desnitrificantes, que promovem a decomposição da uréia e da amônia, liberando o nitrogênio molecular (N2) para a atmosfera. Com isto fecha-se o ciclo do nitrogênio na natureza. 20 Figura 4. Ciclo do Nitrogênio 21 CICLO DO FÓSFORO As reservas de fósforo se constituem nas rochas fosfatadas originadas em remotas eras geológicas. Com a ação do intemperismo, as rochas são degradadas , fornecendo fosfatos que serão utilizados pelos seres produtores, que, ao longo da cadeia alimentar, serão utilizados pelos consumidores. Por ocasião da morte das plantas e animais os seres decompositores degradam a matéria orgânica liberando o fósforo na forma de fosfato, que se torna assimilável pelos seres autótrofos. Uma parcela do fósforo fica depositado nos mares e oceanos, como conseqüência da erosão, e uma parcela é reciclada pelo consumo dos seres aquáticos. A erosão acelerada e a utilização das rochas fosfatadas pelas indústrias fertilizantes vêm ocasionando grandes perdas deste mineral nos sedimentos oceânicos profundos. O excesso de fósforo nos corpos hídricos também acarreta em uma proliferação de algas não conveniente. Figura 5. Ciclo do Fósforo COMO INTERFERIMOS NOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS A biosfera está em movimento químico. Muitos dos problemas ambientais e de saúde atuais resultam dos impactos de substâncias sintéticas na biosfera, alterando os ciclos. Como exemplo podemos citar: lançamento na natureza substâncias não biodegradáveis pelas bactérias que atuam nos ciclos biogeoquímicos, exemplo do DDT; inseticidas organoclorados tóxicos a organismos; metais pesados: SER HETERÓTROFO SEDIMENTOS SER AUTÓTROFO SEDIMENTOS EROSÃO EROSÃO - DEPÓSITO EROSÃO N.A. 22 zinco, cromo. manganês, mercúrio, pois organismos aquáticos são muito sensíveis a estes contaminantes. Quando por algum motivo os ciclos biogeoquímicos são alterados, bloqueados ou intensificados o processo passa ser acíclico. Exemplos: eutrofização, chuva ácida, efeito estufa, rocha fosfatada. Eutrofização Este fenômeno ocorre na água em virtude do aumento da concentração de nitrogênio e fósforo provocado pelo excesso de adubos no solo. Os esgotos urbanos são ricos também desses elementos, que os tratamentos usualmente utilizados não eliminam. O lançamento dessas substâncias à água provoca o aumento de sua fertilidade, causando um crescimento extraordinário de algas, fenômeno que recebe o nome de eutrofização (ou eutroficação). Chuva Ácida Os óxidos de enxofre (SOx) e de nitrogênio (NOx), provenientes da queima de combustíveis fósseis, veículos automotores e de algumas indústrias, reagem com vapor de água produzindo ácido sulfúrico e nítrico. As chuvas ácidas (assim considerada quando seu pH é menor do que 5,6), destroem a fauna e a flora de rios e lagos, as florestas e matas, corroem materiais diversos. Devido às correntes aéreas e regimes pluviais as nuvens ácidas podem se deslocar muitos km do ponto de origem. Exemplo: Interferência edestruição de Lagos e Florestas. Em 1988 de 140x106 ha de florestas de porte da Europa 49x106 (35%) sofreram impactos de chuva ácida. Efeito estufa A concentração de CO2 na atmosfera permaneceu estável durante séculos. Nos últimos 100 anos vem ocorrendo o aumento do gás carbônico na atmosfera. A causa deste aumento é a queima de combustíveis fósseis. Além disso, outros gases decorrentes da ocupação antrópica, passaram a estar presentes na atmosfera como o uso dos clorofluoecarbonos (CFC), presentes em aerossóis e como trocadores de calor em sistemas de refrigeração. Esta mudança provocou o aumento da temperatura na terra, o processo conhecido como Efeito estufa. 23 Rocha fosfatada O homem extrai e trata a rocha fosfatada, produzindo muitos problemas de poluição junto às minas e as indústrias do fosfato. Posteriormente, com o uso de fertilizantes fosfatados na agricultura o ser humano causa poluição nos corpos hídricos. Ocorrerá também um processo de eutrofização.. A quebra dos ciclos por ação antrópica acentua a destruição dos ecossistemas e a perda da biodiversidade. 3.1.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGENDA 21 (2000) Agenda 21 brasileira Bases para Discussão, MMA/PNUD. BRANCO, S.M. (1980) Ciências do Ambiente. São Paulo. CETESB BRAGA, B. et al, (2002) Introdução à Engenharia Ambiental. Prentice Hall. São Paulo. ODUM, E.P. (1977) Ecologia. São Paulo. Pioneira PINHEIRO,A.C.F. e MONTEIRO,A.L. (1992) Ciências do Ambiente - Ecologia, Poluição e Impacto Ambiental São Paulo. McGraw-Hill RIVOIR,C.(1998) Ecologia e Educação Ambiental, Programa de Despoluição da Baía de Guanabara, Subprojeto de Educação Ambiental. 4. BIOMAS E BIODIVERSIDADE O planeta Terra em sua superfície terrestre apresenta, em função da variação do clima, distribuição de nutrientes, topografia, etc., uma grande diversidade de hábitats. Conseqüentemente ocorre também uma grande variedade de seres vivos. A diversidade de indivíduos das espécies leva as comunidades se adaptarem e sobreviverem em determinado local. Assim regiões diferentes apresentam espécies variadas que desenvolvem seu nicho ecológico. Biomas são regiões de grande extensão no planeta onde se desenvolveu predominantemente determinado tipo de vida, basicamente em função da latitude. Nos ecossistemas terrestres, o solo é um fator de distribuição dos biomas, estando relacionado com clima e vegetação. A água será um fator muitas vezes limitante, e ocorre a possibilidade de variações de temperatura significativas. A circulação do ar provoca uma reciclagem dos gases. Os continentes são habitados somente em sua superfície. Nos ecossistemas aquáticos, que ocupam 75% da superfície do nosso planeta, os seus habitantes ocupam todas as suas dimensões. As variações de temperatura são menores devido ao alto calor específico da água. A luz passa a ser um fator limitante nesses ecossistemas. 24 Os ecossistemas terrestres apresentam uma biomassa vegetal muito maior do que nos ecossistemas aquáticos, enquanto que as cadeias alimentares são maiores nos aquáticos. Portanto, a presença de grandes vegetais providos de raízes, que são os principais produtores do meio terrestre, é uma característica marcante. Os consumidores apresentam grande variedade e os decompositores são em geral bactérias e fungos. As montanhas têm um papel importante na distribuição das chuvas, e, portanto na composição da vegetação e seres heterótrofos. Os principais biomas terrestres são as tundras, as florestas de coníferas, em regiões de montanhas com clima frio, florestas temperadas, principalmente na Europa, América do Norte, Japão e Austrália, florestas tropicais, campos e desertos. A Figura 6 apresenta estes ecossistemas. Figura 6. Biomas. Fonte: Braga et al, 2000. Os biomas aquáticos são divididos em água doce, com concentração de sais dissolvidos de até 0,5 g/L, e água salgada (marinha) com concentração de 35 g/L. A salinidade da água é fator importante na distribuição das espécies. 25 • O Mar: o maior e o mais estável dos ecossistemas ocupa 70% da superfície terrestre. Os mares funcionam como grandes reguladores, ajudando a moderar os climas terrestres mantendo as concentrações de O2 e CO2 na atmosfera. •••• Rios e Correntes: apesar de terem menor superfície quando comparados aos oceanos e terra, os rios estão entre os ecossistemas mais intensamente usados pelo homem (abastecimento, irrigação, transporte e deposição de dejetos, etc.). Os rios estão relacionados com o ambiente ao redor e o seu povoamento irá depender da velocidade a corrente, da temperatura, oxigenação (muito importante) e composição química das águas. •••• Lagos e Lagoas: no sentido geológico, a maioria das bacias que agora contém água parada são relativamente jovens. Estes ecossistemas alteram-se com o tempo a taxas inversamente proporcionais ao tamanho. Os lagos oligotróficos são de baixa produtividade, geralmente profundos e geologicamente jovens enquanto que os eutróficos têm vida aquática abundante, flora e fauna ricas. Os lagos e lagoas originam-se de intensa atividade tectônica, sendo mais abundantes no norte do Canadá, Estados Unidos e Europa. •••• Brejos de água doce: tendem a ser ecossistemas naturalmente férteis. •••• Estuários e Costas: entres os mares e continentes existem faixas de diversos ecossistemas que não são zonas de transição e possuem características ecológicas próprias. Ao longo das costas vivem milhares de espécies adaptadas às condições locais, e que não são encontradas em mar aberto (ou em água doce). Os estuários, desaguadouros dos rios no mar, têm salinidade intermediária entre a do mar e da água doce e sofrem a ação das marés que constituem importantes reguladores físicos. Os manguezais ficam nesta região. •••• Mangues (Manguezais): sistemas ecológicos altamente produtivos. São caracterizados por um sistema pantanoso, movediços, sujeito a inundações diárias da maré constituída por uma vegetação de árvores e arbustos adaptados à instabilidade física e à falta de oxigênio no solo (pela grande atividade de decomposição biológica). Tem uma riquíssima fauna: Caranguejo, ostras e outros moluscos, pássaros, jacarés, peixe-boi (em extinção), etc. Admite-se que 90% das espécies marinhas consumidas pela humanidade são provenientes das zonas costeiras, e destes, e 2/3 dependem direta ou indiretamente dos mangues e estuários. Os principais biomas terrestres são as tundras, florestas, campos e desertos. Entre as florestas existem florestas de coníferas (ou taiga), temperadas e tropicais. 26 •••• Tundras: localizam-se entre os gelos permanentes e o limite natural das árvores, e caracteriza-se pela ausência de árvores e pelo solo esponjoso. A pouca profundidade tem solo congelado, tornando a região pantanosa, pois não ocorre drenagem. •••• Florestas de coníferas: ou taigas constituem um cinturão que limita o domínio da taiga. Possui vegetação pouco diversificada, onde predominam os pinheiros e outras espécies de coníferas, árvores permanentemente verdes, e com folhas em forma de agulha. Localizam-se em clima frio. •••• Florestas Temperadas: bioma bem desenvolvido na Europa e América do Norte, aparecendo também no Japão e Austrália. Ele é descontínuo, apresentando espécies diferentes em cada região. Tem como característica mais marcante aparecimento de flora, com árvores que perdem suas folhas no inverno; apresenta vegetação mais baixa como arbustos, sendo bem desenvolvida e diversificada. •••• Florestas Tropicais: também ocorrem em regiões isoladas, a baixas altitudes e próximo ao Equador. Habitam as bacias dos Rios Amazonas, Congo, Niger e Zambeze e na Indo-Malásia, apresentando sempre uma estrutura semelhante, embora as espécies que as ocupam sejam diferentes. O clima é similar, não havendo muita distinção entre inverno e verão, com precipitação significativa durante o ano todo, com altas temperaturas, e alta umidade do ar. Estas característicassão decisivas na biodiversidade destes biomas. A vegetação é rica em espécies e uma grande dispersão de indivíduos de cada espécie. A flora é composta de árvores de grande porte e densa folhagem, ocorrendo uma pequena quantidade de espécies arbustivas e herbáceas, pois a luminosidade é baixa. Ocorrem epífitas, plantas trepadeiras que se desenvolvem sobre outras maiores para receber a luz do Sol. A fauna também é rica em espécies, desenvolvendo-se principalmente nas árvores, sendo poucos as espécies que vivem exclusivamente no solo. A estabilidade do clima garante esta diversidade, havendo abundância de alimentos, e um grande número de hábitats e nichos ecológicos. A decomposição e reciclagem dos nutrientes acontecem rapidamente em função do calor e da alta umidade. O grande reservatório de minerais está na matéria orgânica morta e viva da floresta, sendo muito pequena a quantidade armazenada no solo. Este, em função das chuvas, é constantemente lixiviado. Assim o desenvolvimento de agricultura nestes ecossistemas é difícil, mesmo após a sua devastação. •••• Campos: dividem-se em estepe e savana, sendo que na primeira predomina a gramínea, e na segunda também tem arbustos e pequenas árvores. •••• Desertos: ocorrem em regiões áridas, de baixa precipitação pluviométrica, com vegetação rara e espaçada. 27 Os biomas brasileiros são: Floresta Amazônica, no norte do país, Caatinga, no nordeste, Cerrado e Pantanal no centro-oeste, Mata Atlântica que vai do nordeste até o Sul, ao longo da costa do Oceano Atlântico e Savanas no sul do Rio Grande do Sul. O número total de espécies existentes na Terra ainda não é conhecido. Estimativas quanto ao número de espécies existentes dão conta de 3,6 a 10 milhões de espécies (Wilson, 2002). Porém estudos efetuados nas florestas tropicais indicam que possa haver 30 milhões de espécies, apenas de insetos (Braga et al.). Atualmente, cerca de 1,5 a 1,8 milhão de espécies vivas foram catalogados (Wilson, 2002), entre insetos, plantas, vertebrados, invertebrados, fungos, algas e microrganismos. Existem padrões fundamentais para a distribuição da vida (Wilson, 2002): • Bactérias devem estar presentes onde quer que haja vida, seja na superfície ou a grandes profundidades (é o padrão mais fundamental); • Quanto mais espaços disponíveis (planícies e oceanos, por exemplo) maiores são os animais presentes; • A maior diversidade existe em habitats com maior quantidade de energia solar, território sem gelo, topografia mais variada e estabilidade climática. É importante destacar que a biodiversidade não deve ser considerada apenas sob o ponto de vista da conservação, uma vez que ela representa a fonte de recursos naturais mais importante de Terra. Na agricultura e pecuária as plantas e animais fornecem produtos importantes, incluindo medicamentos, matérias-primas a artigos diversos para as indústrias. Apenas 20 espécies de plantas fornecem mais de 80 por cento da alimentação mundial; três delas – milho, trigo e arroz – constituem 65 por cento da oferta de alimentos. A medicina também depende da biodiversidade. Atualmente, mais de 40 por cento das drogas prescritas vendidas nos Estados Unidos contêm compostos químicos orgânicos derivados de espécies selvagens: cerca de 25 por cento dessas drogas vêm de plantas, outros 12 por centos são derivados de fungos e bactérias e 6 por cento são de origem animal.O valor dos produtos medicinais derivados de tais fontes aproxima-se de 40 bilhões de dólares por ano. 28 A indústria é outra atividade que depende da biodiversidade, já que muitos de seus produtos e matérias-primas essenciais são derivados de plantas e animais selvagens, como, por exemplo, a madeira para a construção e outros produtos extraídos de árvores, incluindo a celulose, e produtos químicos de origem vegetal a borracha e óleos lubrificantes. Todos eles são industrializados, economicamente importantes, derivados de fontes vivas. A biodiversidade deve também ser mantida por motivos psicológicos (necessidade de administrar, observar e usufruir a natureza), filosóficos (sustentabilidade, não violar o direito das espécies de existirem) e éticos (reverência a todas as formas de vida, conceito fundamental a muitas religiões e sistemas morais). Isso pode ser feito por meio de ações diversas que incluem o desenvolvimento de áreas protegidas, a recuperação de ecossistemas degradados, a implementação de leis e tratados e pela conscientização individual (o homem deve tomar conhecimento das espécies de animais e plantas que consome, promover a biodiversidade em sua casa e em suas terras, não comprar plantas, animais e seus derivados em fase de extinção, apoiar e participar de atividades protecionistas etc). No Brasil a manutenção da biodiversidade é de importância fundamental. O Primeiro Relatório Nacional para a Convenção sobre a Diversidade Biológica, produzida pelo Ministério do Meio Ambiente, mostra que possuímos aproximadamente 20% da biodiversidade da Terra, a flora mais rica (aproximadamente 60 mil plantas superiores, o que representa 22 por cento do total mundial), 10 por cento dos anfíbios e mamíferos, 17 por cento das aves, mais de três mil espécies de peixes de água doce e de cinco a dez milhões de insetos. Temos ainda a maior floresta tropical remanescente (a Floresta Amazônica), a Mata Atlântica, o Pantanal de Mato Grosso, os biomas costeiros e marinhos, o cerrado e a caatinga. Uma quantidade significativa dessas espécies está sendo sistematicamente destruída pela atividade antrópica, que causa a redução da biodiversidade em todo o mundo. A perda maior ocorre nos trópicos devido ao grande crescimento populacional, pobreza generalizada, demanda crescente por carvão vegetal e falha nos métodos agrícolas e de reflorestamento. Também ocorre desmatamento para formação de áreas agrícolas ou pasto, utilização de madeira para indústria e obtenção de energia, ou para construção de hidroelétricas ou obtenção de minério. A poluição também é uma das grandes causadoras da perda da biodiversidade. Em um ecossistema aquático, por exemplo, há normalmente um grande número de espécies, cada uma delas com um 29 número relativamente pequeno de indivíduos. Quando um desses ecossistemas recebe descargas de efluentes orgânicos como, por exemplo, esgotos domésticos sem tratamento, as espécies mais sensíveis (como aquelas que necessitam de maior quantidade de oxigênio dissolvido para sobreviver) são eliminadas, restando apenas as espécies menos nobres, essas com grande número de indivíduos, devida à diminuição da competição como seleção natural. 5. PRESERVAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS Recursos são os elementos utilizados diretamente pelos homens (Ferreira, 1996). Os recursos que existem na natureza podem ser classificados como renováveis e não-renováveis. Os recursos renováveis são passíveis de auto-renovação ou de renovação cíclica. Neste último grupo, existem os recursos que se reciclam rapidamente (ciclo da água), os organismos vivos que tem seus ciclos definidos, ou os ecossistemas que tem seu fluxo energético continuado. Os recursos renováveis têm garantia de continuidade, desde que sejam racionalmente utilizados. A poluição dos recursos hídricos, comprometendo a sua utilização, o esgotamento de recursos numa velocidade maior do que o seu poder de reprodução, como ocorre com a derrubada de florestas são exemplos de recursos renováveis utilizados de maneira irracional. O recurso não-renovável é aquele cujo consumo levará a um esgotamento. Como exemplos temos o carbono fóssil em suas mais variadas formas: carvão, petróleo, gás natural, e as riquezas minerais. Fontes renováveis Energia das marés: é a energia que pode ser obtida da variação do nível de água dos oceanos (energia potencial) para obtenção de energia mecânica. O aproveitamento desse tipo de energia pode ser viável onde a variação dos níveis de maré,baixa e alta, seja significativa. Energia geotérmica: é a energia obtida do calor gerado a partir dos elementos radioativos presentes em depósitos subterrâneos e do magma existente no interior do planeta. Energia solar: é a energia radiante do sol, que pode ser utilizada para aquecimento de água em residências e para a geração de energia elétrica por meio de células fotoelétricas. Biogás: é a energia que pode ser obtida do gás natural, resultante da decomposição anaeróbia de compostos orgânicos (geralmente estrume, resíduos domésticos, etc.). O aproveitamento da energia do biogás ocorre pela queima do gás natural, utilizando-se dessa maneira o calor liberado na combustão. 30 Biocombustível líquido: material obtido pela fermentação e decomposição anaeróbia de vários tipos de biomassa, como por exemplo, cana-de-açúcar e lixo orgânico. O aproveitamento da energia desse tipo de combustível também se dá pela sua queima. Gás hidrogênio: combustível gasoso produzido por processos eletroquímicos, a partir principalmente da eletrólise da água. O aproveitamento da energia gerada também se dá pela queima do gás hidrogênio gerado. Energia dos ventos Fontes não-renováveis Combustíveis fósseis: são depósitos naturais de petróleo, gás natural e carvão, que nada mais são que a própria energia solar armazenada na forma de energia química, em depósitos geológicos formados há milhões de anos a partir da decomposição de vegetais e animais e submetidos a altas temperaturas e pressões na crosta terrestre. Derivados de combustíveis fósseis: são os produtos obtidos a partir do fracionamento dos combustíveis fósseis, principalmente do petróleo, como por exemplo, a gasolina, o óleo diesel, o querosene e outros produtos. Derivados sintéticos: óleo cru sintético e gás natural sintético produzidos por liquefação ou gaseificação de carvão. Óleos pesados não-convencionais: são depósitos subterrâneos de consistência asfáltica que podem ser extraídos de depósitos de petróleo bruto convencionais por métodos de recuperação forçada, rochas sedimentares oleosas (xisto) e depósitos arenosos (areias com alcatrão). A partir desses elementos obtém-se óleo cru. Gás natural não-convencional: é o gás presente nos depósitos subterrâneos profundos encontrados em camadas arenosas, rochas sedimentares devonianas e veios de carvão. Além disso, encontra-se dissolvido em depósitos profundos de água salgada, a altas temperaturas e pressões (zonas geopressurizadas). Combustíveis nucleares: principalmente urânio e tório, encontrados em depósitos naturais, que podem sofrer fissão nuclear ou serem transformados em materiais físseis. No processo de fissão nuclear, que deve ocorrer de maneira controlada, a energia presente no núcleo dos materiais físseis é utilizada para a geração de vapor a alta pressão, o qual, por sua vez, é utilizado para o acionamento de uma turbina acoplada a um gerador elétrico. A energia do núcleo dos materiais físseis é liberada quando esses capturam um nêutron, que desestabiliza o núcleo do átomo (de urânio, por exemplo), fazendo com que 31 ele se divida e libere uma grande quantidade de energia; além de outros nêutrons, que irão manter a reação em cadeia. Fusão nuclear: é o processo no qual dois átomos de elementos leves (principalmente os isótopos do hidrogênio) se unem, dando origem a um elemento mais pesado. Para que o processo de fusão ocorra, é necessária uma grande quantidade de energia para aproximar os núcleos dos elementos que participam da reação. No entanto, quando o processo de fusão ocorre, a energia liberada é muitas vezes superior à energia que foi utilizada para promover o processo de fusão, e pode ser utilizada para a geração de energia elétrica. Depósitos geotérmicos confinados: constitui-se em calor de baixa temperatura depositado em zonas subterrâneas de vapor seco, água quente ou numa mistura de vapor e água quente. O calor é liberado por substâncias radioativas encontradas no manto de rochas parcialmente derretidas, localizadas abaixo da crosta terrestre, ou pelo próprio magma. A preservação destes recursos depende da conscientização de práticas adquiridas pelo homem tecnológico (industrial) que tem de ser transformadas, tais como citadas por Ramade, 1979 no texto “Recursos e riquezas naturais em perigo”: • destruição de biótopos (meio físico); • diminuição das comunidades de organismos vivos; • perturbação profunda no fluxo de energia no “ecossistema humano”; • ruptura do ciclo da matéria. De modo a se compreender como se dá este fluxo de energia nos ecossistemas e a ruptura no ciclo da matéria, alguns conceitos serão introduzidos. 5.1 Energia nos Sistemas Ecológicos Todos organismos vivos necessitam de energia para viver. Energia é a capacidade de produzir trabalho. Existem muitas formas de energia: cinética, térmica, luminosa, sonora. O comportamento da energia é descrito pelas seguintes leis da termodinâmica (Odum, 1983): 1a Lei da Termodinâmica: A energia pode se transformar de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída. É a lei da conservação da energia. Ou seja, a energia no universo fechado é constante: não se destrói, se transforma e se conserva. 32 2a Lei da Termodinâmica: Nenhum processo de energia que envolva transformação de energia irá ocorrer espontaneamente, a não ser que ocorra uma degradação da energia de uma forma concentrada para uma forma dispersa. O uso da energia faz com que ela se difunda e se degrade até não ser mais utilizável; como exemplo podemos citar o calor de um objeto quente que irá se dispersar num ambiente frio. Nenhuma transformação de energia é 100% eficiente. A entropia é uma medida de energia que não está disponível para produzir trabalho naquele sistema. Pode-se dizer que a entropia é uma medida da desordem associada com a degradação da energia. Um simples exemplo para elucidar melhor: o aço fabricado representa um estado do ferro de baixa entropia (alta utilidade); em contrapartida, a carroceria enferrujada de um carro representa um estado de alta entropia, alta desordem (baixa utilidade). Os ecossistemas, os organismos e a biosfera inteira possuem a característica termodinâmica essencial: eles conseguem criar e manter um alto grau de ordem interna, ou uma condição de baixa entropia. Ou seja, há uma pequena quantidade de energia não-disponível no sistema, ou uma pequena desordem. Isto pode ser atingido através de uma eficiente dissipação de energia de alta utilidade como a luz por exemplo para uma de baixa utilidade como o calor. Pode-se visualizar este processo de baixa entropia através da fotossíntese de uma folha de carvalho, que está apresentada na Figura 7. F 33 Figura 7. Fotossíntese: Conversão de Energia Solar em Energia Alimentar. (Fonte: Odum, 1983). Há uma conversão da energia solar em energia alimentar (açúcares) pela fotossíntese. A energia solar (A) é igual a soma da energia alimentar (C) com o calor dissipado (B), ou seja, a 1a lei está atendida. Verifica-se também que a energia alimentar obtida, de forma concentrada, é menor do que a energia solar diluída inicial, pois houve uma dissipação de energia através do calor irradiado. Assim, a 2a lei da termodinâmica fica atendida. Nos ecossistemas a respiração total da comunidade “expulsa” continuamente a desordem, e mantém a “ordem” de uma estrutura complexa de biomassa. Desta forma, os ecossistemas e organismos vivos são sistemas abertos, que trocam continuamente energia e matéria com o ambiente para reduzir a entropia interna à medida que aumenta a entropia externa, obedecendo assim às leis da termodinâmica. Qualquer sistema natural ou artificial não pode violar estas leis; se tal ocorrer, estará condenado ao fracasso. 5.2 Qualidade de Energia A energia possui qualidade além da quantidade. As mesmas quantidades de diferentes formas de energia variam amplamenteseu potencial de trabalho. Formas altamente concentradas de energia, como o petróleo, apresentam um potencial de trabalho maior, e, portanto de qualidade superior em relação a formas mais diluídas, como a luz solar. Mede-se a qualidade pela energia usada na transformação ou, mais especificamente, pela quantidade de um tipo de energia para desenvolver outro tipo, numa cadeia de transformação energética. A medida que se degrada, a quantidade eleva-se a qualidade. A Figura 8 apresenta através de fluxogramas duas cadeias de transferência de energia que começam com o Sol: a cadeia alimentar e a cadeia de energia elétrica. Na cadeia alimentar verifica-se um declínio de energia em cada fase, saindo de 106 kcal/m2 com a luz solar e reduzindo até 100 kcal/m2 (ou menos) com os consumidores secundários ou predadores. Porém, a qualidade de energia aumenta de 1 para 10.000, em número de quilocalorias solares dissipadas. Ou seja, dez mil kcal de luz solar são necessárias para se produzir uma kcal de 34 predador, enquanto que cem kcal de herbívoros são necessários para cada kcal de predador. Assim, uma pequena biomassa de predadores apresenta uma qualidade energética 100 vezes maior que de uma biomassa semelhante de herbívoros. 35 Figura 8. Cadeias de Transferência de Energia. (Fonte Odum, 1983). A cadeia que leva a geração de eletricidade mostra que, similar ao exemplo anterior, a quantidade de energia reduzida ao longo da cadeia, enquanto que a qualidade, isto é, a capacidade de realizar trabalho, aumenta ao longo de cada conversão. A Tabela 1 resume estas reações entre as variadas formas de energia. Verifica-se que os combustíveis fósseis apresentam uma qualidade ou potencial de trabalho 2.000 vezes maior do que a luz do Sol. Isto significa que para realizar o mesmo trabalho efetuado pelo carvão mineral ou pelo petróleo, a energia solar deve estar concentrada 2.000 vezes. Tabela 1. Fatores de Qualidade de Energia.(Odum, 1983). TIPO DE ENERGIA CALORIAS EQUIVALENTES SOLARES CALORIAS EQUIVALENTES DE COMBUSTÍVEL FÓSSIL Luz solar 1 0,0005 Produção vegetal líquida (madeira) 1000 0,5 Combustível fóssil (entregue para utilização) 2000 1 Energia na água elevada 6000 3 Eletricidade 8000 4 36 Automóveis e outras máquinas, que precisam de energia de alta qualidade para se mover, dependem exclusivamente da energia dos combustíveis fósseis. É necessário melhorar a qualidade da energia solar, ou seja, concentrar mais esta energia. Esta mudança exige uma tecnologia de alto custo que ainda não foi desenvolvida. No entanto, a energia solar pode ser usada para funções classificadas como de baixa qualidade, como aquecimento de casas e outros prédios, diminuindo a utilização da energia de alta qualidade, que, para ser disponibilizada, causa muitas agressões ao meio ambiente. Assim, combustíveis fósseis estariam reservados para demandas de maior qualidade, como na utilização de máquinas. 5.3 Ruptura no ciclo da matéria O conceito de entropia, introduzido anteriormente, dá a medida de desordem associada com a degradação da energia. O atual modelo consumista faz com que sejam gerados resíduos pela civilização industrial, que não são degradados pelos processos naturais de biodegradação, e que são depositados no ambiente sem uma preocupação com a reintegração à cadeia funcional do sistema. A Tabela 2 indica o tempo que alguns materiais utilizados cotidianamente por todos levam para se degradar na natureza. Assim, os materiais produzidos pela industrialização trouxeram um problema não equacionado quando foram concebidos: o que fazer com os “restos” gerados pelo consumo? A ruptura no ciclo natural dos materiais passou a comprometer seriamente os ecossistemas, devido à concentração de toxicidade dos resíduos, provocando alterações nas mesmas proporções que a extração predatória dos recursos naturais. Ou seja, a atividade humana tem alterado os ciclobiogeoquímicos e interferido no fluxo de energia. Uma civilização altamente entrópica se caracteriza por um excesso de energia degradada representada pela maquinaria enferrujada, encanamentos podres, resíduos plásticos jogados indiscriminadamente, solos erodidos ou contaminados. 37 Tabela 2. Tempo de degradação de materiais.(Fonte: Barboza e Oliveira, 1992). MATERIAL TEMPO DE DEGRADAÇÃO Cascas de banana e laranja 2 anos Papel plastificado 1 a 5 anos Pontas de cigarro e meias de lã 10 a 20 anos Tecidos de nylon e sacos plásticos 30 a 40 anos Latas de estanho e peças de couro Até 50 anos Latas de alumínio 80 a 100 anos Garrafas de vidro Até 1 milhão de anos Garrafas e objetos de plástico Indefinidamente No entanto, à entropia se contrapõe a sintropia, que é uma forma de coordenar fatores e energias para dissolver o desgaste desta energia degradada. E aí se encontra o desafio da atual geração e das gerações futuras, de modo que a preservação dos recursos naturais e a minimização dos impactos ocasionados nestes recursos possam ser efetivamente realizadas. 5.4 Considerações Finais Neste contexto é importante ressaltar o conceito de ecoeficiência, que vem sendo introduzido (Assis, 1999). A ecoeficiência compreende: consumir menos energia, harmonizar o desenvolvimento econômico com o ambiental, utilizando procedimentos de conservação de energia, reciclagem e sustentabilidade. A aplicação da ecoeficiência é a base para o desenvolvimento sustentável. 5.5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSIS, J.C. (1999) Brasil 21 – Uma nova ética para o desenvolvimento, CREA-RJ, Rio de Janeiro. BARBOZA, T.S., OLIVEIRA, W.B. (1992), A Terra em Transformação, Ed. Quality Mark, Rio de Janeiro. BRAGA, B. et al, (2000) Introdução à Engenharia Ambiental. Prentice Hall. São Paulo. BRANCO, S.M.(1980) Ciências do Ambiente. CETESB. São Paulo. FERREIRA,J. (1996) in: Revista Ecologia e Desenvolvimento. ODUM,E.P. (1983) Ecologia. Ed. Guanabara Koogan S.A. Rio de Janeiro. PINHEIRO, A.C.F. e MONTEIRO,A.L. (1992) Ciências do Ambiente - Ecologia, Poluição e Impacto Ambiental. McGraw-Hill. São Paulo. RAMADE, F. (1979) Enciclopédia de Ecologia. E.P.U./EDUSP. São Paulo. SEVÁ FO, et al. (1995) In Cavalcanti, C.org., Desenvolvimento e natureza: Estudos para uma Sociedade Sustentável, Ed Cortez, São Paulo. WILSON, E. (2002) O Futuro da Vida: um estudo da biosfera para a proteção de todas as espécies, inclusive a humana, Ed. Campus 38 6. POLÍTICA E GESTÃO AMBIENTAL Planejamento Ambiental é multidisciplinar e interdisciplinar. CONCEITOS MEIO AMBIENTE (M.A.): Conjunto das condições, influências ou forças que envolvem, influem ou modificam o complexo de fatores climáticos, dáficos (rel. ao solo) e bióticos que atuam sobre um organismo vivo ou uma comunidade ecológica e acaba por determinar sua forma e sua sobrevivência. Brasil (lei no 6938 de 31/08/81) NORTEIA A GESTÃO AMBIENTAL M.A. é o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física, química e biológica que permite, obriga e rege a vida em todas as suas formas. Estudos ambientais ⇒ M.A. é tratado como um sistema (fenômenos se processam por meio de fluxos de matéria e energia – relações de dependência). SISTEMA AMBIENTAL: O conjunto dos processos e interações dos elementos que compõem o meio ambiente, incluindo, além dos fatores físicos e bióticos, os de natureza socioeconômica, política e institucional. Para efeito de análise ⇒ Sistema ambiental pode ser dividido em subsistema, setores e subsetores. Leopold ⇒ Método de avaliação de Impacto Ambiental: 4 subsistemas. 1. Características Físicas e Químicas a) Terra: recursos minerais, solos, campos de força e radiação, etc. b) Água: superficiais, oceânicas, subterrâneas, qualidade, temperatura, etc. c) Atmosfera: qualidade (gases, partículas), microclima, etc. d) Processos: inundações, erosão, trocas iônicas, compactação, etc.2. Condições biológicas a) Flora: árvores, arbustos, plantas aquáticas, espécies ameaçadas, etc. b) Fauna: aves, animais terrestres, peixes, insetos, etc. 3. Fatores culturais a) Uso do solo: áreas naturais, florestas residenciais, indústrias, pedreiras, etc. b) Recreação: caça e pesca, navegação, acampamentos, mirantes, etc. c) Interesse estético e cultural: paisagens cênicas, vida silvestre, áreas degradadas. d) Status cultural: modelos culturais (estilo de vida), saúde e segurança, etc. e) Serviços sociais: estruturas, rede viária, corredores de tráfego. 4. Relações ecológicas Salinização da água, eutrofização, cadeias alimentares, etc. QUALIDADE AMBIENTAL: 39 É o estado do M.A. numa determinada área ou região, conforme é percebida objetivamente, em função da medição da qualidade de alguns dos seus componentes. � Parâmetros � Padrão Dificuldade ⇒ componentes que não podem ser medidos objetivamente: beleza de uma paisagem, valor de uma espécie animal. POLÍTICA AMBIENTAL: Definição de objetivos, sua compatibilização e integração, dando lugar à ação para concretizá- los, mediante um conjunto de programas, leis, regulamentos e decisões, bem como os métodos para implementá-los. GESTÃO AMBIENTAL: Administração pelo governo, do uso dos recursos ambientais, por meio de ações ou medidas econômicas, investimentos e providências institucionais e jurídicas. Ações corretivas � Incentivos econômicos à iniciativa privada � Planos de recuperação de sistemas ambientais Ações preventivas � Licenciamento ambiental � Avaliação de impactos ambientais � Criação de unidades de conservação da natureza Planejamento Ambiental ⇒ é o processo dinâmico, contínuo e permanente, destinado à identificar e organizar em programas coerentes o conjunto de ações requerida para a Gestão Ambiental. INSTRUMENTOS PARA EXECUÇÃO DA POLÍTICA NACIONAL DO M.A. � Padrões de Qualidade Ambiental (normas federais, estaduais ou municipais). � Licenciamento de atividades poluidoras � Avaliação de impacto ambiental (EIA – RIMA) � Auditoria ambiental – legal PADRÕES � Área de preservação ambiental � Portaria 36/GM – Ministério da saúde – 18/01/80 ⇒ define normas e padrões de potabilidade de água para consumo humano � FEEMA: NT 202 – Critérios e padrões para lançamento de efluentes líquidos NT 603 – Critérios e padrões de qualidade do ar ambiente � Resolução CONAMA: 001 de 08/03/90 – Estabelece critérios e padrões para emissão de ruídos em decorrência de quaisquer atividades industriais. LICENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS Ex: SLAP – Rio (FEEMA) 40 Instituído através do Decreto-lei 1633 de 21/12/77 LP – Licença prévia (opcional) LI - Licença de instalação LO – Licença de operação AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL Resolução CONAMA 001/86 “Impacto ambiental é entendido como qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causado por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que direta ou indiretamente afetam: a saúde, a segurança e o bem estar da população, as atividades econômicas e sociais, a biota, as condições sanitárias e estéticas do M.A., a qualidade dos recursos”. AVALIAÇÃO É REALIZADA: EIA – Utiliza atividades técnicas e científicas para identificar, prever e valorar os impactos e realizar análises alternativas. Conclusões do EIA ⇒ RIMA EIA – PRESSUPÕE: � Conhecimento das possíveis alternativas da proposta que se quer avaliar, inclusive a de não se preceder a sua implantação; � Detalhamento do estudo em função dos fatores ambientais; � Avaliação do impacto em todas as etapas de realização do projeto; � A interdisciplinaridade da questão ambiental; � A delimitação da área de influência do impacto. 1a TAREFA DE UM ESTUDO DE AIA Diagnóstico Ambiental da área a ser afetada – referência para os estudos. PREVISÃO E MEDIÇÃO DOS IMPACTOS Etapa difícil pela: � Unicidade dos ecossistemas � Inexistência, muitas vezes, de parâmetros de comparação. Magnitude dos impactos pode ser expressa em termos quantitativos e/ou qualitativos. AIA (Avaliação de Impacto Ambiental) – devem ser estabelecidas as medidas mitigadoras dos impactos e o programa de monitoramento dos mesmos. 41 RIMA – Audiência pública Atividades que dependem de EIA/Rima Para licenciamento (Conama, 1986) (Braga et al, 2000). Depende da elaboração do EIA/Rima, a ser submetido à aprovação do órgão estadual competente e da secretaria do Meio Ambiente (SMA – órgão federal), em caráter supletivo, o licenciamento de atividades modificadoras do meio ambiente, tais como: I. Estradas de rodagem com 2 (duas) ou mais faixas de rolamento; II. Ferrovias; III. Portos e terminais de minério, petróleo e produtos químicos; IV. Aeroportos; V. Oleodutos, gasodutos, minerodutos, troncos coletores e emissários de esgotos sanitários; VI. Linhas de transmissão de energia elétrica acima de 230 kW; VII. Obras hidráulicas para exploração de recursos hídricos, tais como barragem para quaisquer fins hidrelétricos acima de 10 MW, obras de saneamento ou de irrigação, aberturas de canais para navegação, drenagem e irrigação, retificação de cursos de água, abertura de barras e embocaduras, transposição de bacias, diques; VIII. Extração de combustível fóssil (petróleo, xisto, carvão); IX. Extração minério; X. Aterros sanitários, processamento e destino final de resíduos tóxicos ou perigosos; XI. Usinas de geração de eletricidade, qualquer seja a fonte de energia primária, com potência instalada acima de 10 MW; XII. Complexos e unidades industriais e agroindustriais (petroquímicos, siderúrgicos, químicos, destilarias de álcool, hulha, extração e cultivo de recursos hidróbios); XIII. Distritos industriais e Zonas Estritamente Industriais (ZEI); XIV. Exploração econômica de madeira ou de lenha, em área acima de 100 ha ou menores, quando atingir áreas significativas em termos percentuais ou de importância do ponto de vista ambiental; XV. Projetos urbanísticos, acima de 100 há ou em áreas consideradas de relevante interesse ambiental a critério da SMA e dos órgãos municipais e estaduais competentes; XVI. Qualquer atividade que utilizar carvão vegetal, derivados ou produtos similares, em quantidade superior a dez toneladas por dia; e 42 XVII. Projetos agropecuários que contemplem áreas acima de 1000 ha ou menores, neste caso quando se tratar de áreas significativas em termos percentuais ou de importância do ponto de vista ambiental, inclusive nas áreas de proteção ambiental. AUDITORIA AMBIENTAL: É uma avaliação sistemática, documentada e periódica do desempenho de uma organização. Objetivos: � Verificação do cumprimento da legislação ambiental � Da política ambiental da organização � Verificação se a organização está adotando práticas ambientais adequadas (AA – Lei Rio de Janeiro e Espírito Santo). Vantagens: � Ajuda a proteger o M.A. � Identifica o documento e cumprimento das leis Desvantagens: � Pode ser usada como ferramenta para desinformar o público � Pode, se mal feita, levar à um falso senso de segurança 7. NORMAS AMBIENTAIS A crescente utilização das Normas de Qualidade ISO 9000, nas relações comerciais internacionais, a partir de 1987, não deixa dúvidas sobre a necessidade da indústria se adaptar aos novos tempos. Os sistemas de gestão ambiental surgiram para gerir ou administrar uma empresa, de forma a obter o melhor relacionamento com o Meio Ambiente. Atualmente, já podem ser considerados garantia de competitividade e até fator de sobrevivência, considerando as várias e dinâmicas exigências do mercado. A primeira norma de sistemas de gestão ambiental, a BS 7750, foi publicada pelo Instituto Britânico de Normalização, em 1992, e aplica-se às organizações que desejam garantir o cumprimento de uma política ambiental e demonstrar isto a terceiros.A partir de 1993 outros países europeus (França, Espanha, Irlanda e Holanda) publicaram também suas normas de gestão ambiental. As Normas Ambientais surgem para tentar estabelecer um conjunto de procedimentos que relacionam o Meio Ambiente com: 43 • projeto/desenvolvimento • planejamento • fornecedores • produção • serviços pós-venda Em função da existência das normas européias, durante a ECO-92 a INTERNATIONAL STANDARDIZATION ORGANIZATION (ISO) propôs a criação do Comitê Técnico – Gestão Ambiental, ISO/TC-207, com o objetivo de elaborar as Normas Ambientais da série ISO 14000. A partir de março de 93 os trabalhos iniciaram. Os membros da ISO são compostos pelos institutos nacionais de normalização de cerca de 120 países. No Brasil a ABNT instituiu o GANA (Grupo de Apoio à Normalização Ambiental). Portanto, a ISO é uma Norma Internacional de implementação voluntária. SÉRIE ISO 14000 É a tentativa de homogeneizar conceitos, ordenar atividades e criar padrões e procedimentos que sejam reconhecidos por aqueles que estejam envolvidos com alguma atividade que gere impacto ambiental. É um grupo de normas que fornecem ferramentas e estabelecem um padrão ou SISTEMA DE GESTÃO AMBIENTAL As normas podem ser classificadas em 2 grupos: Normas de gestão e normas para produtos. Cada grupo de normas é desenvolvido por subcomitês (SC). Normas de Gestão: � SC 1: Sistemas de Gestão Ambiental � SC 2: Auditorias Ambientais � SC 4: Avaliação de Desempenho Ambiental Normas de Produtos: � SC 3: Rotulagem Ambiental � SC 5: Análise do Ciclo de Vida 44 � Grupo de Trabalho: Aspectos Ambientais em Normas de Produto. POTENCIALIDADES DO USO DA NORMA A MÉDIO PRAZO Avaliação de Riscos Ambientais Recuperação de Área Degradada Relatório de Auditoria Ambiental Preparação de Planos de Emergência ou Contigenciamentos Determinação de Impactos Ambientais Projeto para o Meio Ambiente A LONGO PRAZO Produtos e Processos Mais Limpos Conservação de Recursos Naturais Gestão de Resíduos Industriais Gestão Racional do Uso de Energia Redução de Poluição Global O CREDENCIAMENTO E A CERTIFICAÇÃO AMBIENTAL O Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO, órgão vinculado ao Ministério da Indústria, do Comércio e do Turismo, é o gestor do sistema cabendo-lhe coordenar a organização da estrutura para o credenciamento dos: - Organismos de Certificação Credenciados – OCC´s; - Auditores Ambientais; - Organismos de Treinamento. As certificações de Sistema de gestão Ambiental pela Norma NBR ISO 14001, no âmbito do Sistema Brasileiro de certificação, são de competência das OCC´s. 45 8. IMPACTOS NOS ECOSSISTEMAS HIDRICOS 8.1. INTRODUÇÃO A falta de saneamento básico, principalmente as deficiências nos sistemas de abastecimento de água, acabam por causar sérios problemas à saúde das populações. Os seguintes dados são bastante representativos deste problema, principalmente nos países em desenvolvimento: • a pobreza, combinada com os baixos índices de saneamento básico (água potável, esgotamento sanitário e lixo), é responsável pela morte de uma criança a cada 10 segundos. Hoje, morrem 10 milhões de pessoas por ano (metade com menos de 18 anos) por causa de doenças que seriam evitadas se a água fosse tratada; • 25% da população dos países em desenvolvimento não têm acesso à água potável e muito menos à rede de esgotos; • 80% das doenças e 33% das mortes são decorrentes da crise de água potável; • 65% das internações hospitalares e 80% das consultas médicas são motivados por doenças relacionadas à água • nos países em desenvolvimento (áreas urbanas), 82,5% têm acesso à rede de água e 63,1% à rede de esgoto, porém, 70% dos pobres não têm água tratada e 80% estão sem rede de esgotos; • a oferta hídrica mundial só atende a cerca de 66% da demanda dos usos múltiplos; • no Golfo Pérsico, Califórnia, Espanha, Malta, Austrália, Índia, Caribe e Bonaire, há cerca de 7.500 usinas de dessanilização convertendo 4,8 bilhões de m3/ano de água doce para atender às necessidades hídricas; • príncipe saudita Faissal já encomendou estudos para transportar icebergs (ice = gelo; berg = montanha) da Antártica até a Arábia Saudita. No caso brasileiro, a situação não é muito diferente. Com uma população de cerca de 170 milhões de habitantes e crescimento demográfico de 1,9%, o Brasil apresenta a seguinte situação em relação aos aspectos sanitários (Dados do censo de 1990): • 67% da população (114 milhões de habitantes) não possui adequado sistema de esgotamento sanitário; • 18% (31 milhões de habitantes) não possui água encanada; • 53% (90 milhões de habitantes) não possui coleta de lixo; • somente 3% do lixo coletado possui disposição final adequada; • 63% do lixo coletado são lançados em cursos d’água. 8.2. CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA Além dos problemas relacionados à quantidade de água tais como escassez, estiagens e cheias, há também aqueles relacionados à qualidade da água. A contaminação de mananciais impede, por exemplo, seu uso para abastecimento humano. A alteração da qualidade da água agrava o problema da escassez desse recurso. A Organização Mundial de Saúde (OMS) estima que 25 milhões de pessoas no mundo morrem por ano devido a doenças transmitidas pela água, como cólera e diarréias. A OMS indica que nos países em desenvolvimento 70 por cento da população rural e 25 por cento da população urbana não dispõem de abastecimento adequado de água potável. 8.2.1. Características físicas da água A água é uma substância notável por apresentar-se no estado líquido nas condições normais de temperatura e pressão, sendo uma das poucas substâncias inorgânicas a possuir tal característica. Conseqüentemente, sua densidade atinge valores relativamente elevados, existindo uma interface bem definida 46 entre o meio aquático superficial e a atmosfera, pois a densidade da água é de cerca de oitocentas vezes superior à densidade do ar. A água no estado sólido é menos densa do que a água no estado líquido entre 0 °C e 4 °C, o que faz com que o gelo flutue sobre a água. Mesmo quando há gelo sobre a superfície dos corpos de água, sua parte inferior pode permanecer no estado líquido, possibilitando a existência de vida aquática. Muitos componentes da biota aquática não são dotados de mecanismos de locomoção própria. Este o caso das algas que, possuindo densidade maior que a da água que as envolve, tenderiam a ocupar o fundo do meio aquático. Isso não ocorre, pois esses organismos conseguem permanecer flutuando devido à força de atrito entre sua superfície e a água. A força de atrito é função da viscosidade da água, a qual é alterada por variações de temperatura. Com o aumento da temperatura da água, a viscosidade diminui e, portanto, diminui a força de atrito entre a água e a superfície do fitoplâncton. A velocidade de sedimentação desses organismos aumenta, afastando-os da zona iluminada e conseqüentemente reduzindo ou cessando a fotossíntese. Esse é um dos motivos pelos quais despejos de água aquecida nos corpos de água podem ser danosos aos ecossistemas aquáticos. A importância da penetração da luz em meios aquáticos é evidente, uma vez que é fator essencial para a ocorrência da fotossíntese e, portanto, pode afetar todo o meio biótico existente num corpo de água. Ao penetrar na água, a luz é absorvida e convertida em calor. Essa absorção diminui de forma aproximadamente exponencial, em função da profundidade. 8.2.2 Características químicas da água Entre as características químicas mais importantes destacamos o fato de a água ser um ótimo solvente, sendo chamada de solvente universal. Isso significa que a água é capaz de dissolver um grande número de substâncias orgânicas ou inorgânicas nos estados sólido, líquido ou gasoso. Algumas das substâncias dissolvidas nas águas naturais são essenciais para a sobrevivência
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