Química Ambiental

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2014
Química ambiental
Prof. Edson Torres
Copyright © UNIASSELVI 2014
Elaboração:
Prof. Edson Torres
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri 
UNIASSELVI – Indaial.
577.14
T693q Torres, Edson
 Química Ambiental / Edson Torres. Indaial : Uniasselvi, 2014.
 
 207 p. : il 
 
 ISBN 978-85-7830-827-8
 1. Qúimica ambiental. 2. Química. 3. Atmosfera.
 I. Centro Universitário Leonardo da Vinci.
Impresso por:
III
apresentação
Prezado(a) acadêmico(a)!
A Química Ambiental, atualmente, é reconhecida como o maior 
exemplo da multidisciplinaridade da Química dentro das ciências exatas. 
Assim, tanto nos projetos de pesquisa, na extensão, quanto no ensino, deve-
se adotar uma visão holística, integrada e sistêmica. Todas as temáticas 
ligadas aos processos naturais, os processos afetados por ações antrópicas, 
tanto da atmosfera, da hidrosfera e da geosfera, devem ser abordadas de 
forma sistêmica e integradas. Em última análise a química ambiental está 
intimamente ligada aos ecossistemas, aos seus compartimentos abióticos e 
bióticos. Devido a estes aspectos sistêmicos, a conceituação e o conhecimento 
sobre os significados biogeoquímicos e ecológicos da Química Ambiental são 
fundamentais para a realização dos cálculos, simulações computacionais, 
pesquisas de campo e laboratoriais. 
A Química Ambiental avança nos conceitos da química convencional, 
trazendo uma dimensão socioeconômica e propicia a integração e necessidade 
com outras áreas do conhecimento como a toxicologia, a engenharia sanitária 
e ambiental, a biologia e a geologia. Assim, revive a química como uma ciência 
natural, atuando como impulsionadora da Química Verde e certamente pode 
ser encarada como a ferramenta mais poderosa no resgate da importância da 
Química como uma das ciências que mais benefícios tem trazido ao homem. 
Quando pensamos em meio ambiente, vivemos em uma crescente 
conscientização das pessoas e empresas sobre os danos causados por uma gama 
de atividades humanas. Estas atividades antrópicas geram enormes volumes de 
resíduos sólidos, líquidos e gasosos que acabam contaminando toda a biosfera, 
desencadeando uma série de problemas ambientais que podem culminar em 
perda da biodiversidade, assim como doenças e morte para os seres humanos.
Para que possamos compreender estes aspectos se faz necessário 
estudarmos os conceitos básicos da química do solo, do ar e da água, os ciclos 
biogeoquímicos, assim como os fenômenos físico-químicos relacionados e 
interligados a estes processos naturais e antrópicos.
Nos tópicos a seguir, veremos cada processo natural e antrópico 
relacionado à Química Ambiental, permitindo assim, que vocês tenham o 
preparo para utilizá-los com os seus alunos.
Para enriquecer o seu conhecimento apresentaremos algumas 
bibliografias que atuarão como auxílio e atualização dos conhecimentos; 
bem como atividades de estudo que contribuirão na fixação e aplicação dos 
conteúdos abordados.
IV
Esperamos que por meio deste estudo, você, acadêmico(a), possa 
entender os principais conceitos da disciplina e proporcionar maior 
compreensão nas relações e importância da Química Ambiental para a 
atenuação das consequências relacionadas à degradação e contaminação 
ambiental, assim como indicar um caminho para ajudar nas decisões na busca 
pela sustentabilidade. 
Desejamos a você um ótimo aprendizado, e que ao final consiga 
aplicar os conceitos no meio profissional, quando a cada dia se torna mais 
competitiva e necessária a busca do conhecimento.
Bons estudos! 
Prof.: Edson Torres
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para 
você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades 
em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o 
material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato 
mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação 
no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir 
a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade 
de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto 
em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
UNI
V
Olá acadêmico! Para melhorar a qualidade dos 
materiais ofertados a você e dinamizar ainda mais 
os seus estudos, a Uniasselvi disponibiliza materiais 
que possuem o código QR Code, que é um código 
que permite que você acesse um conteúdo interativo 
relacionado ao tema que você está estudando. Para 
utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos 
e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar 
mais essa facilidade para aprimorar seus estudos!
UNI
VI
VII
sumário
UNIDADE 1 – OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO ........................... 1
TÓPICO 1 – O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ........................................... 3
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2 INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL ................................................................................. 3
3 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS .......................................................................................................... 6
 3.1 O QUE SÃO OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS? ........................................................................ 7
 3.2 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO NITROGÊNIO ......................................................................... 13
 3.2.1 Fixação do nitrogênio atmosférico ......................................................................................... 15
 3.2.1.1 Descargas elétricas .......................................................................................................... 15
 3.2.1.2 Combustão ....................................................................................................................... 16
 3.2.1.3 Indústria ........................................................................................................................... 16
 3.2.1.4 Fixação simbiótica e assimbiótica ................................................................................. 17
 3.2.2 Amonificação e nitrificação ...................................................................................................... 18
 3.2.3 Desnitrificação ........................................................................................................................... 19
 3.2.3.1 Desnitrificação biológica ................................................................................................ 20
 3.2.3.2 Desnitrificação não biológica ......................................................................................... 21
 3.2.4 Efeitos prejudiciais do excesso de nitrogênio .......................................................................22
 3.3 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO FÓSFORO .................................................................................. 23
 3.4 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO ENXOFRE ................................................................................. 25
 3.5 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CARBONO ................................................................................ 29
 3.5.1 Origem do gás carbônico na atmosfera ................................................................................. 32
 3.5.1.1 Primeiro momento .......................................................................................................... 32
 3.5.1.2 Segundo momento .......................................................................................................... 33
 3.5.1.3 Processos biogênicos de liberação do carbono para a atmosfera ............................. 33
 3.5.1.4 Processos antropogênicos de liberação de carbono para a atmosfera ..................... 34
 3.5.1.5 Fixação do CO2 ................................................................................................................ 35
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 36
RESUMO DO TÓPICO 1 ....................................................................................................................... 39
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 41
TÓPICO 2 – A QUÍMICA DO SOLO .................................................................................................. 43
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 43
2 ORIGEM E FORMAÇÃO DA LITOSFERA ................................................................................... 43
3 FORMAÇÃO DO SOLO .................................................................................................................... 45
4 INTEMPERISMO ................................................................................................................................. 47
 4.1 INTEMPERISMO FÍSICO ............................................................................................................... 48
 4.2 INTEMPERISMO QUÍMICO .......................................................................................................... 50
 4.2.1 Hidrólise ..................................................................................................................................... 51
 4.2.2 Acidólise ..................................................................................................................................... 52
 4.2.3 Hidratação .................................................................................................................................. 52
 4.2.4 Dissolução .................................................................................................................................. 53
 4.2.5 Oxidação ..................................................................................................................................... 53
5 COMPOSIÇÃO DO SOLO ................................................................................................................ 54
VIII
 5.1 FASE SÓLIDA .................................................................................................................................. 55
 5.1.1 Os minerais ................................................................................................................................ 55
 5.1.2 Matéria orgânica ........................................................................................................................ 56
 5.2 FASE LÍQUIDA ............................................................................................................................... 58
 5.2.1 Solo encharcado ......................................................................................................................... 59
 5.2.2 Solo úmido ................................................................................................................................. 59
 5.2.3 Solo seco ..................................................................................................................................... 59
 5.3 FASE GASOSA ................................................................................................................................ 60
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 60
RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................................... 63
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 64
TÓPICO 3 – PROPRIEDADES FÍSICAS, CONTAMINAÇÃO E REMEDIAÇÃO DO SOLO 65
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 65
2 PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO SOLO ...................................................................... 65
 2.1 CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA DO SOLO ............................................................... 66
 2.2 ACIDEZ DO SOLO ......................................................................................................................... 66
 2.3 PROCESSOS DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO DO SOLO ........................................................... 67
 2.4 ADSORÇÃO DE METAIS NO SOLO ........................................................................................... 68
3 FONTES DE CONTAMINAÇÃO DOS SOLOS ............................................................................ 69
 3.1 PESTICIDAS .................................................................................................................................... 70
 3.2 METAIS PESADOS ......................................................................................................................... 71
 3.3 O LIXO URBANO ........................................................................................................................... 73
4 REMEDIAÇÃO DO SOLO CONTAMINADO .............................................................................. 74
 4.1 BIORREMEDIAÇÃO ...................................................................................................................... 75
 4.2 FITORREMEDIAÇÃO .................................................................................................................... 77
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 80
RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................................... 83
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 84
UNIDADE 2 – A QUÍMICA DA ATMOSFERA ................................................................................ 85
TÓPICO 1 – A QUÍMICA DO AR ....................................................................................................... 87
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 87
2 COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA .................................................................................................. 87
3 ESTRATIFICAÇÃO DA ATMOSFERA........................................................................................... 89
4 IMPORTÂNCIA DA ATMOSFERA ................................................................................................. 91
5 AS PARTÍCULAS NA ATMOSFERA ............................................................................................... 92
 5.1 FONTE DE PARTICULADOS NA ATMOSFERA ...................................................................... 94
 5.1.1 Processos físicos naturais de formação de particulados ..................................................... 94
 5.1.2 Processos físicos antrópicos de formação de particulados ................................................. 94
 5.1.3 Processos químicos de formação de particulados ................................................................ 94
 5.2 PROPRIEDADES DOS PARTICULADOS NA ATMOSFERA .................................................. 95
6 COMPOSTOS INORGÂNICOS DA ATMOSFERA .................................................................... 96
 6.1 MONÓXIDO DE CARBONO ........................................................................................................ 97
 6.2 ÓXIDO DE ENXOFRE .................................................................................................................... 97
 6.3 ÓXIDO DE NITROGÊNIO ............................................................................................................ 98
 6.4 AMÔNIA .......................................................................................................................................... 99
 6.5 O CICLO BIOGEOQUÍMICO DO OXIGÊNIO ........................................................................... 100
 6.5.1 Reações de reposição do oxigênio da atmosfera .................................................................. 102
 6.5.2 Reações de retirada do oxigênio da atmosfera ..................................................................... 102
 6.5.2.1 Respiração dos seres aeróbicos ..................................................................................... 102
IX
 6.5.2.2 Reações de combustão .................................................................................................... 103
 6.5.2.3 Reações de oxidação de materiais ................................................................................ 103
7 COMPOSTOS ORGÂNICOS DA ATMOSFERA ......................................................................... 104
 7.1 COMPOSTOS ORGÂNICOS BIOGÊNICOS ............................................................................... 104
 7.2 COMPOSTOS ORGÂNICOS DE ORIGEM ANTRÓPICA ....................................................... 104
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 105
RESUMO DO TÓPICO 1 ....................................................................................................................... 108
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 109
TÓPICO 2 – A QUÍMICA DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA ........................................................ 111
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 111
2 A CHUVA ÁCIDA ............................................................................................................................... 111
 2.1 DEFINIÇÃO DE CHUVA ÁCIDA ................................................................................................ 112
 2.2 PROCESSO DE FORMAÇÃO DA CHUVA ÁCIDA .................................................................. 113
 2.3 FONTES DOS COMPOSTOS DE ENXOFRE .............................................................................. 114
 2.4 CONSEQUÊNCIAS DA CHUVA ÁCIDA ................................................................................... 115
 2.4.1 Consequências na pesca ........................................................................................................... 115
 2.4.2 Consequências na cadeia alimentar ....................................................................................... 115
 2.4.3 Consequências nos micro-organismos ................................................................................... 115
 2.4.4 Efeito nas vegetações terrestres ............................................................................................... 116
 2.4.5 Efeito em saúde humana .......................................................................................................... 116
3 SMOG FOTOQUÍMICO .................................................................................................................... 116
 3.1 O QUE É O SMOG FOTOQUÍMICO ........................................................................................... 116
 3.2 EMISSÕES FORMADORAS DO SMOG FOTOQUÍMICO ....................................................... 118
 3.3 CONDIÇÕES PARA FORMAÇÃO DO SMOG FOTOQUÍMICO ........................................... 119
 3.4 REAÇÕES NA FORMAÇÃO DO SMOG FOTOQUÍMICO ..................................................... 121
 3.4.1 Primeira etapa ............................................................................................................................ 122
 3.4.2 Segunda etapa ........................................................................................................................... 123
 3.4.3 Terceira etapa ............................................................................................................................. 124
 3.5 EFEITOS DO SMOG FOTOQUÍMICO ........................................................................................ 125
 3.5.1 Efeitos físicos ............................................................................................................................. 125
 3.5.2 Efeitos biológicos ....................................................................................................................... 126
 3.5.3 Efeitos químicos ........................................................................................................................ 126
4 COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS ........................................................................................ 126
 4.1 PESTICIDAS .................................................................................................................................... 126
 4.1.1 Inseticidas organoclorados ....................................................................................................... 128
 4.1.1 Herbicidas .................................................................................................................................. 128
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 129
RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................................... 131
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 132
TÓPICO 3 – A CAMADA DE OZÔNIO E OS GASES DE EFEITO ESTUFA ............................ 133
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 133
2 A QUÍMICA DA CAMADA DE OZÔNIO ..................................................................................... 133
 2.1 A CAMADA DE OZÔNIO ............................................................................................................133
 2.2 FORMAÇÃO DO OZÔNIO NA ESTRATOSFERA ................................................................... 135
 2.3 O EFEITO PROTETOR DA CAMADA DE OZÔNIO ............................................................... 136
 2.4 DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO .............................................................................. 137
 2.5 CONSEQUÊNCIAS DA DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO .................................. 139
3 O EFEITO ESTUFA .............................................................................................................................. 140
 3.1 EFEITO ESTUFA INTENSIFICADO E O AUMENTO DOS GASES ESTUFA ....................... 142
 3.1.1 Protocolo de Kyoto ................................................................................................................... 143
X
 3.2 AQUECIMENTO GLOBAL E AS MUDANÇAS CLIMÁTICAS .............................................. 144
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 146
RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................................... 149
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 151
UNIDADE 3 – A QUÍMICA DA ÁGUA ............................................................................................. 153
TÓPICO 1 – IMPORTÂNCIA E PROPRIEDADES DAS ÁGUAS E CICLO 
HIDROLÓGICO ..................................................................................................................................... 155
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 155
2 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA .............................................................................................................. 155
 2.1 A ORIGEM DA ÁGUA ................................................................................................................... 158
3 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADE DAS ÁGUAS .............................................................. 158
4 CICLO HIDROLÓGICO .................................................................................................................... 162
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 166
RESUMO DO TÓPICO 1 ....................................................................................................................... 169
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 170
TÓPICO 2 – A QUÍMICA DA ÁGUA ................................................................................................. 171
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 171
2 O OXIGÊNIO NA ÁGUA ................................................................................................................... 172
 2.1 DECOMPOSIÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA EM ÁGUA .................................................... 174
3 A ACIDEZ E O DIÓXIDO DE CARBONO NA ÁGUA ................................................................ 176
 3.1 O DIÓXIDO DE CARBONO NA ÁGUA ..................................................................................... 177
4 A ALCALINIDADE DA ÁGUA ........................................................................................................ 179
5 COMPLEXAÇÃO E QUELAÇÃO ..................................................................................................... 180
6 INTERAÇÕES QUÍMICAS ENVOLVENDO SÓLIDOS, GASES E ÁGUA ............................ 181
7 COLOIDES NA ÁGUA ....................................................................................................................... 182
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 183
RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................................... 185
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 186
TÓPICO 3 – POLUIÇÃO E TRATAMENTO DAS ÁGUAS ........................................................... 187
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 187
2 NATUREZA E TIPOS DE POLUENTES DA ÁGUA .................................................................... 187
3 INDICADORES DE POLUIÇÃO DA ÁGUA ................................................................................ 190
 3.1 INDICADORES FÍSICOS ............................................................................................................... 190
 3.2 INDICADORES QUÍMICOS ......................................................................................................... 191
 3.3 INDICADORES BIOLÓGICOS ..................................................................................................... 192
4 OS METAIS ........................................................................................................................................... 192
 4.1 CÁDMIO .......................................................................................................................................... 193
 4.2 CHUMBO ......................................................................................................................................... 193
 4.3 MERCÚRIO ...................................................................................................................................... 194
5 POLUENTES ORGÂNICOS .............................................................................................................. 195
 5.1 BIOACUMULAÇÃO ...................................................................................................................... 195
 5.2 BIOMAGNIFICAÇÃO ................................................................................................................... 195
6 PROCESSO DE TRATAMENTO DAS ÁGUAS ........................................................................... 198
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 200
RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................................... 202
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 203
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................................ 204
ANOTAÇÕES .......................................................................................................................................... 207
1
UNIDADE 1
OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A 
QUÍMICA DO SOLO
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
Os objetivos desta unidade são
• apresentar os conceitos e a importância da química ambiental;
• entender a dinâmica dos ciclos biogeoquímicos e a importância do equilí-
brio entre o meio ambiente e as atividades antrópicas;
• compreender as principais características e interações com o meio ambien-
te com a química do solo;
• identificar os principais contaminantes do solo e suas fontes;
• verificar os processos de remediação do solo.
A Unidade 1 está dividida em três tópicos. Ao final de cada um deles, 
leituras complementarese atividades estarão à sua disposição para a melhor 
compreensão dos conteúdos abordados.
TÓPICO 1 – O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
TÓPICO 2 – A QUÍMICA DO SOLO
TÓPICO 3 – PROPRIEDADES FÍSICAS, CONTAMINAÇÃO E REMEDIAÇÃO 
 DO SOLO
2
3
TÓPICO 1
UNIDADE 1
O MEIO AMBIENTE E CICLOS 
BIOGEOQUÍMICOS
1 INTRODUÇÃO
No primeiro tópico desta unidade apresentaremos uma introdução 
à química ambiental. Para iniciarmos nossos estudos, abordaremos os ciclos 
biogeoquímicos, buscando explanar o que são os ciclos biogeoquímicos. A partir 
disso, adentraremos nos diferentes ciclos biogeoquímicos: nitrogênio, fósforo, 
enxofre e carbono.
2 INTRODUÇÃO À QUÍMICA AMBIENTAL
Para a maior parte das pessoas, a química ambiental é uma área do 
conhecimento que surgiu dentro da química recentemente, devido à conscientização 
dos cidadãos e empresas sobre os danos causados pelas atividades antrópicas, tanto 
em seus lares, como nas indústrias. Estas atividades antrópicas geram efluentes 
e resíduos, sólidos, líquidos e gasosos que, de uma maneira ou outra, têm seu 
destino final na atmosfera, nos solos e nos corpos d’água, naturais e artificiais, 
continentais, costeiros ou nos oceanos. A maioria desses efluentes e resíduos 
constituem-se em materiais ricos em nutrientes, como o carbono, nitrogênio e 
fósforo, e contaminantes orgânicos e inorgânicos, que são os responsáveis pela 
degradação ambiental crescente que nossos ecossistemas vêm sofrendo e as 
próprias consequências negativas para o homem (MOZETO; JARDIM, 2002).
No entanto, essa preocupação não é recente, pois já no século XVII, no Reino 
Unido, havia preocupação com a devastação do meio ambiente em regiões onde 
se fazia a extração do carvão. Em um periódico da Nature de 1872, encontra-se 
uma meticulosa análise da qualidade do ar nas cidades de Londres e Manchester, 
inclusive apontando para o perigo das altas concentrações de SO2 observadas 
naquelas atmosferas urbanas (THORPE, 1872 apud JARDIM, 2001). 
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
4
FONTE: Adaptado de: <http://www.engenhariaambiental.unir.br/admin/prof/arq/apostila-
especialicacao-2.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2013.
A partir da década de 60, a sociedade foi tomada por uma nova ordem, 
quando a informação transformou nosso planeta em um sistema único e 
interligado. Ficamos cientes que o uso dos pesticidas estava colocando em risco a 
nossa saúde (contaminando alimentos e as águas), que o lixo urbano e industrial 
era descartado inadequadamente e que o ar estava se tornando irrespirável. O 
modelo econômico já se apresentava obsoleto, tratando o planeta Terra como 
finito e limitado, como se fosse algo infinitamente rico e capaz de prover recursos 
naturais ilimitados a uma população que crescia assustadoramente. Este sistema 
via a indústria química como um mero transformador desses recursos naturais 
em bens de consumo, sem se importar com os rejeitos impactantes gerados 
nessas transformações (JARDIM, 2001).
Já na década de 70 é possível observar alguns resultados diante da 
organização e mobilização da sociedade, agora protegida por uma legislação 
ambiental cada vez mais restritiva, preocupada com o destino dos compostos 
químicos no meio ambiente, com a avaliação de risco ambiental e com o risco 
de exposição às novas moléculas sintéticas. A partir dos anos 80, a questão 
ambiental ganhou amplitude. É um tema de discussão em todos os segmentos da 
sociedade. Porém, a democratização da discussão sobre as questões ambientais 
tem sido um dos principais fatores para um maior conhecimento dos processos de 
degradação ambiental e para o aprimoramento de uma legislação pertinente. Os 
problemas de poluição/degradação ambiental ainda sofrem com a desinformação, 
dificultando a escolha da melhor opção preventiva ou corretiva para o problema. 
Parte dessa desinformação se deve às questões econômicas e políticas conduzidas 
por determinados setores econômicos, assim, como por um erro histórico que os 
químicos cometeram, por deixar a sociedade sem respostas quando questionaram 
os riscos relacionados à produção, uso e descarte de vários compostos sintéticos, 
como, por exemplo, os agrotóxicos (JARDIM, 2001). Estes são alguns dos fatos que 
demonstram que a química ambiental já era praticada há muito tempo.
 
Porém, no Brasil, somente em 1994 é que foi criada a Divisão de Química 
Ambiental na Sociedade Brasileira de Química (SBQ), com o propósito de abrigar 
a produtividade técnica e científica dos técnicos e pesquisadores que já, há alguns 
anos, trabalhavam nesta área de concentração (MOZETO; JARDIM, 2002).
 
Chega-se a uma definição da Química Ambiental: é uma ciência que “estuda 
as fontes, as reações, o transporte, os efeitos e o destino de espécies na hidrosfera, 
na atmosfera, na geosfera, na biosfera e na antroposfera, além dos efeitos das 
atividades humanas” (MANAHAN, 2013, p. 28). Assim, a Química Ambiental não 
é a divisão da química que faz o monitoramento ambiental, mas, sim, desvenda os 
mecanismos que definem e controlam a concentração das espécies químicas que 
serão monitoradas. Com isso, as iniciativas dos projetos de pesquisa no âmbito 
da Química Ambiental adquirem um caráter multidisciplinar e interdisciplinar e 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
5
são integrados com outras áreas da ciência como a biologia, ecologia, geologia, 
engenharia ambiental, física, meteorologia, entre outras. Portanto, todas as 
questões abordadas que digam respeito a processos naturais e ou afetados por ações 
antrópicas, tanto da atmosfera, da hidrosfera e da litosfera, precisam ser tratadas 
de forma sistêmica e integrada. A Química Ambiental vai além dos horizontes da 
química convencional, agregando uma dimensão social e econômica, propiciando 
integração com as outras ciências, sendo uma das principais ciências que compõem 
a dimensão da sustentabilidade (MOZETO; JARDIM, 2002). 
FIGURA 1 – RELAÇÃO SISTÊMICA DA QUÍMICA AMBIENTAL COM OS ECOSSISTEMAS
FONTE: Adaptado de: Lenzi e Favero (2011, p. 81)
Caro(a) acadêmico(a)! Você sabia que o conceito de visão sistêmica foi desenvolvido 
por Karl Ludwig von Bertalanffy, na década de 50, quando se criou a chamada Teoria Geral 
dos Sistemas? Esta teoria aborda que os sistemas podem ser definidos como um conjunto 
de elementos em inter-relação entre si e com o ambiente, denotando interdisciplinaridade, 
multidisciplinaridade e transdisciplinaridade.
NOTA
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
6
Para os processos de ensino, elaboração de projetos e aplicação da Química 
Ambiental de forma sistêmica, há a necessidade de se contemplar alguns quesitos, 
conforme a figura a seguir. 
FIGURA 2 – QUESITOS PARA ADEQUAÇÃO SISTÊMICA NO ÂMBITO DA QUÍMICA AMBIENTAL
FONTE: Adaptado de: Mozeto e Jardim (2002, p. 8-9)
3 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Caro(a) acadêmico(a), neste momento estudaremos o que são os ciclos 
biogeoquímicos, bem como o ciclo biogeoquímico do nitrogênio, do fósforo, do 
enxofre e do carbono. 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
7
3.1 O QUE SÃO OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS?
A natureza apresenta-se de forma dinâmica e nos seus mais variados 
aspectos encontra-se em permanentes transformações. Os promotores destas 
transformações são diversos, onde alguns dependem de fatores internos (estrutura 
própria), entre eles: desequilíbrios físicos, químicos e biológicos, que tendem 
sempre a um estado de equilíbrio. Outros são de ordem externa, como a radiação 
solar, interações gravitacionais, entre outros. E o terceiro fator a promover tais 
transformações é a atividade antrópica (LENZI; FAVERO, 2011).
Devemos nos lembrar de que Lavoisier, que foi considerado o pai da química 
moderna, concluiu por meio de seus experimentos e observações, que “na natureza nada se 
cria, nada se perde, tudo se transforma” (LENZI; FAVERO, 2011, p. 79).
Todos os elementos químicos, inclusive aqueles elementos essenciais para 
a vida, tendem a circularna biosfera em caminhos característicos, que vão do 
ambiente para o organismo e de volta para o ambiente. Assim, podemos considerar 
a atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera como componentes do sistema Terra, 
tendo a função de reservatórios biogeoquímicos que armazenam elementos 
químicos terrestres, associados a processos que os transportam de um componente 
a outro, conforme a figura a seguir. Portanto, os ciclos biogeoquímicos promovem 
o fluxo dos elementos químicos de um reservatório a outro (PRESS et al., 2006). 
Esses caminhos ou movimentos mais ou menos cíclicos são conhecidos como ciclos 
biogeoquímicos (ODUM; BARRETT, 2011, BRAGA et al., 2005, DERISIO, 2012). 
Bio, porque está relacionado com os organismos vivos que interagem no processo 
de síntese orgânica e decomposição dos elementos. Geo, porque está relacionado 
com o meio terrestre, é a fonte dos elementos. E químicos, porque faz relação com 
os ciclos de elementos químicos. Assim, a biogeoquímica é a ciência que estuda 
a troca ou o fluxo de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da 
biosfera (BRAGA et al., 2005; ODUM; BARRETT, 2011).
NOTA
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
8
FIGURA 3 – PROCESSOS DE TRANSPORTE ENTRE OS COMPONENTES DO SISTEMA TERRA
FONTE: Press et al. (2006, p. 599)
As relações entre espécies e ambiente físico caracterizam-se por uma 
constante troca de elementos em uma atividade cíclica, que, por compreender 
aspectos de etapas biológicas, físicas e químicas alternantes, é conhecido como ciclo 
biogeoquímico. Este fenômeno, porém, é estritamente cíclico apenas em relação 
ao aspecto químico, pois estes compostos químicos alterados se reconstituem 
ao final de cada ciclo, enquanto que o aspecto físico das rochas não se regenera, 
necessariamente. Com isso, existe uma espécie de intercâmbio contínuo entre 
o meio físico (abiótico) e com o conjunto de seres vivos (biótico), sendo esse 
intercâmbio de tal forma equilibrado, em relação à troca de elementos entre os dois 
meios, que estes se mantêm praticamente constantes (DERISIO, 2012).
 
Mesmo que a fonte primária de energia (radiação solar) seja inesgotável, 
a matéria-prima necessária à síntese orgânica e a sucessivas transformações 
energéticas existe em quantidade limitada no meio, devendo, ser recirculado, 
tornando obrigatória a troca recíproca e contínua de elementos químicos entre 
o meio biótico e abiótico. O intercâmbio de elementos químicos é acompanhado 
de ganhos e perdas de energia, que geram um ciclo entre o meio biológico e o 
meio geofísico. Com a existência dos ciclos biogeoquímicos é atribuído à biosfera 
um poder importante de autorregulação, assegurando a sustentabilidade dos 
ecossistemas. Em cada um dos ciclos biogeoquímicos, existe um compartimento 
que funciona como reservatório do nutriente, constituindo um componente 
muito grande em relação aos demais, de modo a garantir o escoamento lento e 
regularizado do elemento em questão (DERISIO, 2012).
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
9
Caro(a) acadêmico(a)! Não podemos esquecer que o ECOSSISTEMA é uma 
unidade que inclui todos os organismos de uma determinada área interagindo com o meio 
físico, de forma a originar um fluxo de matéria e energia (DERISIO, 2012).
O movimento dos elementos e compostos inorgânicos essenciais para 
a vida pode ser convenientemente designado de ciclagem dos nutrientes. Esses 
elementos, entre 30 e 40, são incorporados aos organismos na forma de compostos 
orgânicos complexos ou ainda participam de uma série de reações químicas 
essenciais às atividades dos seres vivos. Portanto, um elemento essencial disponível 
para os produtores, em forma molecular ou iônica, receberá o nome de nutriente 
(BRAGA, et al., 2005). Alguns elementos essenciais, como o carbono, o hidrogênio, 
o oxigênio e o nitrogênio, são necessários em grandes quantidades. Já outros, são 
necessários em pequenas ou até minúsculas quantidades. Desta forma, qualquer 
que seja o volume necessário, os elementos essenciais exibem ciclos biogeoquímicos 
definidos. Os elementos não essenciais, ou seja, aqueles elementos que não são 
exigidos para a vida, também circulam e frequentemente fluem com os elementos 
essenciais, pelo ciclo hidrológico, ou por afinidade química (ODUM; BARRETT, 
2011).
Os nutrientes são divididos em dois grandes grupos conforme apresentado 
na figura a seguir. 
FIGURA 4 – CLASSIFICAÇÃO DOS NUTRIENTES
FONTE: Adaptado de: Braga et al.(2005)
Assim, também cada ciclo de nutriente pode ser convenientemente 
dividido em dois compartimentos ou estoques, conforme a figura a seguir. Muitos 
elementos têm múltiplos estoques reservatórios e alguns podem ter múltiplos 
estoques de ciclagem ou lábeis (ODUM; BARRETT, 2011). 
NOTA
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
10
FIGURA 5 – DIVISÃO DOS CICLOS DE NUTRIENTES
FONTE: Adaptado de: Odum e Barrett (2011)
Em termos de ecossistema, os ciclos bioquímicos são caracterizados em 
dois grupos básicos conforme a figura a seguir. 
FIGURA 6 – CARACTERIZAÇÃO DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS EM RELAÇÃO AO 
ECOSSISTEMA
FONTE: Adaptado de: Odum e Barrett (2011) e Braga et al.(2005)
Nos ciclos sedimentares (fósforo, enxofre, cálcio, magnésio, potássio, entre 
outros), o reservatório que supre os elementos e os recebe de volta é a litosfera. 
Nos ciclos gasosos (carbono, nitrogênio, oxigênio, entre outros), o reservatório é 
a atmosfera. A dissipação de alguma forma de energia é sempre necessária para 
acionar os ciclos biogeoquímicos (BRAGA et al., 2005, ODUM; BARRETT, 2011).
Na tabela a seguir podemos observar o tamanho dos reservatórios e os 
tempos de renovação de quatro elementos biologicamente ativos. 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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TABELA 1 – TAMANHO DE RESERVATÓRIOS E TEMPOS DE RENOVAÇÃO DE ELEMENTOS 
BIOLOGICAMENTE ATIVOS
Reservatório Quantidade Tempo de renovação*
Nitrogênio (1012 g N)
Atmosfera (N2) 4 x 109 107
Sedimentos 5 x 108 107
Oceano (N2 dissolvido) 2,2 x 107 1000
Oceano (inorgânico) 6 x 105
Solo 3 x 105 2000
Biomassa terrestre 1,3 x 104 50
Atmosfera (N2O) 1,4 x 104 100
Biomassa marinha 4,7 x 102
Enxofre (1012 g S)
Litosfera 2 x 1010 108
Oceano 3 x 109 106
Sedimentos 3 x 108 106
Solos 3 x 105 103
Lagos 300 3
Biota marinha 30 1
Atmosfera 4,8 8 – 25 dias
Fósforo (1012 g P)
Sedimentos 4 x 109 2 x 108
Continente 2 x 105 2000
Oceano profundo 8,7 x 104 1500
Biota terrestre 3000 ~50
Oceano superficial 2700 2,6
Atmosfera 0,028 dias
Carbono (1012 g C)
Sedimentos, rochas 77 x 106 >106
Oceano profundo (CID, carbono orgânico dissolvido) 38000 2000
Solos 1500 <10-105
Oceano superficial décadas 1000 Décadas
Atmosfera 750 5
Oceano profundo (COD, carbônico orgânico 
dissolvido) 700 5000
Biomassa terrestre 550-680 50
Sedimentos superficiais 150 0,1-1000
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
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Biomassa marinha 2 0,1-1
*Tempo de renovação em anos, a menos que citado de outra forma.
FONTE: Adaptado de: Odum; Barrett (2011, p. 144)
Os elementos químicos quase nunca estão distribuídos de forma 
homogênea na natureza, nem estão presentes na mesma composição química 
em todo o ecossistema. Muitas vezes, a porção reservatório é chamada de 
estoque indisponível, e o estoque ativo em circulação, de estoque disponível. 
Para exemplificar podemos citar as análises que os agrônomos fazem, 
quantificando a fertilidade do solo estimando a concentração de nutrientes 
trocáveis – a parte pequena do conteúdo de nutrientes total do solo que logo 
se torna disponível para as plantas. Porém, estas afirmações são admissíveis 
desde que seja compreendido de que estes termos são relativos. Um átomo 
no estoque reservatório não está, necessariamente, indisponível para os 
organismos, porque existem fluxos lentos entre os componentes disponíveis 
e indisponíveis. Os métodos usados para quantificar nutrientes trocáveis em 
testes de solo são apenas indicadores aproximados. O tamanho relativo dos 
estoques reservatórioé importante quando se avaliam os efeitos antrópicos 
sobre os ciclos biogeoquímicos. Assim, temos que, geralmente, os menores 
estoques reservatório serão os primeiros afetados pelas mudanças nos fluxos 
dos elementos. Exemplificando, a quantidade de carbono na atmosfera é uma 
parte muito pequena do total de carbono na biosfera, contudo uma mudança 
nesse estoque tem um grande efeito na temperatura da Terra. Atualmente, 
o ser humano exibe os 40 elementos essenciais e também todos os outros 
elementos, incluindo os sintéticos, acelerando de tal forma a circulação de 
muitos materiais que os processos autorreguladores que tendem a manter a 
homeorese são suprimidos, ao passo que os ciclos de nutrientes tendem a se 
tornar imperfeitos ou acíclicos. Assim, o objetivo da conservação dos recursos 
naturais em um sentido mais amplo é fazer com que os processos acíclicos se 
tornem mais cíclicos (ODUM; BARRETT, 2011).
Portanto, agora iremos estudar mais profundamente os ciclos 
biogeoquímicos de alguns elementos químicos, como o nitrogênio, fósforo, enxofre 
e o carbono. O ciclo biogeoquímico do oxigênio será abordado com mais detalhes 
na Unidade 2 e o ciclo biogeoquímico da água será abordado na Unidade 3. 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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3.2 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO NITROGÊNIO
Caro(a) acadêmico(a)! O ciclo biogeoquímico do nitrogênio é uma dos ciclos 
biogeoquímicos mais importantes, por isso será estudado com mais aprofundamento. 
Então vamos lá!
O nitrogênio (N2) é o gás mais abundante na atmosfera, contribuindo com 
aproximadamente 78% de sua composição, porém, ele não é reativo, com isso, não 
pode ser usado diretamente por muitos organismos. A atmosfera é o principal 
reservatório de nitrogênio, sob a forma de N2 (MANAHAN, 2013). A molécula de N2 é 
extremamente estável, reagindo quimicamente com mais intensidade na termosfera 
(altitude maior que 90 km) onde pode ser fotolizada ou ionizada (DERISIO, 2012, 
MARTINS et al., 2003, ROCHA; ROSA; CARDOSO, 2009).
O nitrogênio é um constituinte de muitos compostos encontrados na 
natureza, pois este elemento químico possui grande capacidade de fazer ligações 
químicas, com números de oxidação variando de (–3) a (+5). 
Os constituintes minoritários, como o óxido nitroso (N2O), óxido nítrico 
(NO), dióxido de nitrogênio (NO2), ácido nítrico (HNO3) e amônia (NH3) são 
quimicamente reativos e têm importância significativa nos impactos ambientais 
da atualidade, como a chuva ácida, poluição atmosférica, aerossóis atmosféricos 
e a depleção da camada de ozônio. 
FONTE: Disponível em: <http://pt.slideshare.net/carooolmarques/ciclo-do-nitrognio-26436093>. 
Acesso em: 20 dez. 2013.
O óxido nítrico e o dióxido de nitrogênio são rapidamente interconversíveis 
e coexistindo em equilíbrio dinâmico. Assim, a soma das duas espécies químicas 
geralmente é referida como óxidos de nitrogênio (NOx) onde NOx= NO + NO2 
(MARTINS et al., 2003).
O nitrogênio é um elemento químico essencial à vida, como, por exemplo, 
é constituinte dos aminoácidos, que formarão as proteínas e, portanto, fazem 
parte do DNA. Os animais utilizam-se do nitrogênio incorporado em compostos 
orgânicos (aminoácidos e proteínas), enquanto que plantas e algas utilizam-se do 
nitrogênio sob a forma de íons nitrato (NO3-) ou íons amônio (NH4+) (MARTINS et 
al., 2003; ROCHA; ROSA; CARDOSO, 2009).
O ciclo biogeoquímico do nitrogênio, apresentado na figura a seguir, 
é um dos mais importantes e complexos ciclos globais. Este ciclo descreve um 
processo dinâmico de intercâmbio de nitrogênio entre a atmosfera, a matéria 
orgânica e compostos inorgânicos.
FONTE: Adaptado de: <http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=7>. Acesso em: 20 
dez.2013.
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
14
FIGURA 7 – CICLO BIOGEOQUÍMICO DO NITROGÊNIO
FONTE: Martins et al.(2003, p. 34)
Ao analisarmos a figura anterior, podemos verificar que no ciclo do nitrogênio 
existem quatro mecanismos reacionais básicos: fixação do nitrogênio atmosférico em 
nitratos, amonificação, nitrificação e desnitrificação (BRAGA et al., 2005).
FIGURA 8 – PRINCIPAIS REAÇÕES QUÍMICAS DO CICLO DO 
NITROGÊNIO
FONTE: O autor
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
15
3.2.1 Fixação do nitrogênio atmosférico 
A fixação do nitrogênio atmosférico é o processo pelo qual o N2 (gasoso ou 
simplesmente “g”) atmosférico reage para formar outro composto nitrogenado. 
Assim, o nitrogênio transforma-se em outra forma de composto que contém o 
nitrogênio da atmosfera. Este processo acontece de formas variadas, entre elas as 
descargas elétricas, combustão, indústria e por fixação simbiótica e assimbiótica 
(LENZI; FAVERO, 2011). 
3.2.1.1 Descargas elétricas
As descargas elétricas podem acontecer de forma natural, como os raios, 
relâmpagos, eflúvios elétricos, ou de forma artificial, como por meio do arco voltaico 
(processo de soldagem, por exemplo). Uma descarga elétrica na atmosfera, ou em 
mistura de N2 e O2, inicialmente dissocia as moléculas de N2 e de O2, conforme 
podemos observar nas reações R-1 e R-2, e depois acontece a síntese do NO e NO2 
(NOx), conforme apresentado nas reações R-3 e R-4 (LENZI; FAVERO, 2011). 
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
16
3.2.1.2 Combustão
A combustão (R-5) está presente nos processos energéticos das indústrias, 
na queima dos combustíveis fósseis dos veículos e na queimada das florestas, por 
consequente estes processos químicos são geradores de óxido nitroso (N2O (g)) e 
óxido nítrico (NO2 (g)). Observe a reação R-9. Quando a matéria orgânica (lenha, 
óleo diesel, gasolina, mato etc.) entra em combustão na presença do oxigênio do ar, 
significa que o nitrogênio do ar (78%) reage com o oxigênio, conforme apresentado 
na reação R-8. Ainda neste processo, por exemplo, o carvão aceso (brasa) ou as 
paredes do cilindro do motor, funcionam como um catalisador da reação (R-6 e 
R-7) (LENZI; FAVERO, 2011).
Cilindros do motor, brasa
3.2.1.3 Indústria
A exportação dos nutrientes e as deficiências do solo (devido à agricultura 
intensiva) levaram o homem a sintetizar uma enorme quantidade de fertilizantes, 
entre eles os nitrogenados. Com isto, milhares de toneladas de nitrogênio 
atmosférico são retirados da atmosfera e devolvidos ao solo. A principal molécula 
para a produção dos fertilizantes nitrogenados é o gás amônia, NH3(g), que é 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
17
sintetizado por diversas rotas metabólicas. A seguir vejamos a reação de síntese da 
amônia (R-10) conhecida como rota sintética de Claude (LENZI; FAVERO, 2011).
3.2.1.4 Fixação simbiótica e assimbiótica
A fixação do nitrogênio é um processo que utiliza muita energia para 
quebrar a tripla ligação molecular de N2 de forma que possa ser convertida em 
duas moléculas de amônia (NH3). Somente os procariontes podem converter 
biologicamente o N2 inútil em nitrogênio utilizável para construir e manter as 
células vivas. Quando esses microrganismos (como o exemplo do Rhizobium 
leguminosarum) vivem em simbiose com algumas espécies de leguminosas, aumenta 
muito a fixação de nitrogênio. A planta fornece uma residência nos nódulos da raiz 
ou na cavidade da folha, protegendo os micróbios do excesso de O2 (que inibe a 
fixação de N2) e os supre com energia. Em troca, a planta obtém um suprimento 
de nitrogênio fixado prontamente assimilável (LENZI; FAVERO, 2011, ODUM; 
BARRETT, 2011). 
A simbiose é o processo de vida em comum entre dois seres de raças distintas, em 
que cada um tem seus benefícios desta convivência.
Existe também a fixação assimbiótica do nitrogênio, realizada pelos 
microrganismos heterotróficos. Por exemplo, as bactérias quimiossintetizantes 
Nitrosomonas (converte amônia em nitrito) e Nitrobacter (converte nitrito em 
nitrato) obtêm energia da degradação da matéria orgânica, ao passo que as 
bactérias desnitrificantes e fixadoras de nitrogênio requerem energia de outras 
fontes para completar as suas respectivastransformações. Existe também um ciclo 
curto do nitrogênio na biosfera viva, onde os organismos heterotróficos degradam 
as proteínas por meio de enzimas e excretam o nitrogênio excedente sob a forma 
de ureia, ácido úrico ou amônio. O fator determinante para a biofixação é a enzima 
nitrogenase, que catalisa a quebra de N2 (ODUM; BARRETT, 2011). 
NOTA
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
18
3.2.2 Amonificação e nitrificação
A transformação do nitrogênio orgânico (N-orgânico) na forma mineral 
de amônio (NH4+), é denominada amonificação e a transformação do amônio 
em nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-), é chamada de nitrificação (ver reação R-11). 
Estas reações são promovidas pela ação de microrganismos, como o Rhizobium 
leguminosarum (LENZI; FAVERO, 2011).
O nitrogênio total que está presente na fase sólida e líquida dos componentes 
da hidrosfera, geosfera e biosfera pode ser agrupado nas formas apresentadas na 
figura a seguir. 
FIGURA 9 – FORMAS EM QUE SE PODE ENCONTRAR O NITROGÊNIO NAS 
FASES SÓLIDA E LÍQUIDA DOS COMPOSTOS DA HIDROSFERA, GEOSFERA E 
BIOSFERA
FONTE: Adaptado de: Lenzi e Favero (2011, p. 85)
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
19
O N-orgânico representa 85% a 95% do nitrogênio total existente nas fases 
sólida e líquida dos materiais terrestres. O maior percentual do nitrogênio do solo 
está nas proteínas, derivado dos vegetais e animais mortos. A decomposição destes 
materiais orgânicos em seus componentes inorgânicos (minerais) e componentes 
orgânicos (aminoácidos) por organismos vivos denomina-se mineralização. O 
nitrogênio é transformado em parte a amônio (NH4+) em ambiente anaeróbico e em 
nitrato (NO3-) em ambiente aeróbico, correspondendo ao N-inorgânico. A outra 
parte permanece na forma de aminoácidos que continua reagindo, formando os 
materiais húmicos, etapa esta conhecida como humificação (LENZI; FAVERO, 
2011).
 
O nitrogênio na forma de NH4+ e NO3- pode seguir caminhos diferentes, 
como:
a) Reabsorvido pelas plantas: dentro do ciclo do nitrogênio as formas NH4+ e 
NO3- são as formas assimiláveis pelas plantas, como um dos macronutrientes 
utilizados na formação de aminoácidos, proteínas, enzimas, entre outros. 
b) Lixiviado e percolado: as formas iônicas de NH4+ e NO3- são hidratadas, formando 
com a água uma unidade do tipo NH4+(aq) e NO3-(aq) que são solúveis na solução 
do solo e na água da chuva, sendo lixiviadas e/ou percoladas, alcançando algum 
fluxo d'água bem distante do local de formação. 
c)	Trocado	 e	 fixado: as micelas coloidais dispersas na solução do solo contém 
cargas elétricas negativas criadas por substituições isomórficas (no caso das 
argilas – micelas minerais) ou por mudança de pH (micelas orgânicas e também 
minerais). Estas cargas elétricas negativas (podendo ser positivas) atraem o íon 
NH4+ fixando-o à micela. 
d)	Desnitrificação: a desnitrificação é um conjunto de processos biológicos e 
abiológicos que promovem a redução de nitratos, como a N2(g) e a consequente 
perda de nitrogênio do solo (LENZI; FAVERO, 2011). 
3.2.3 Desnitrificação
Caro(a) acadêmico(a)! Agora estudaremos a desnitrificação biológica e a 
desnitrificação não biológica.
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
20
3.2.3.1 Desnitrificação biológica
A desnitrificação é realizada por muitos microrganismos, entre eles os de 
natureza heterotrófica (Pseudomonas sp; Xanthomonas sp, Bacillus sp, entre outros) 
e os de natureza autotrófica (Micrococcus denitrificans e Thiobaccillus denitrificans). A 
maioria é de natureza anaeróbica. Seguem as etapas da reação de desnitrificação 
(LENZI; FAVERO, 2011): 
A partir dessa etapa o processo pode seguir dois caminhos:
Quando o pH > 7,0:
Quando o pH < 7,0:
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
21
3.2.3.2 Desnitrificação não biológica
Esta reação é resultante de uma sequência de reações químicas entre os 
diferentes compostos nitrogenados presentes no solo natural ou adicionados 
como fertilizantes. Portanto, dependendo das condições do solo ou do composto, 
o nitrogênio pode ser perdido na forma de NH3(g), NO(g), NO2(g) e N2(g) (LENZI; 
FAVERO, 2011). 
a) Os fertilizantes que contêm amônio NH4+, num ambiente básico e temperatura 
adequada (25- 35°C), sofre a reação R-16: 
b) Em situações em que se forma o ácido nitroso (HNO2) este pode se decomposto 
e liberar os NOx, conforme reações de R-17 a R-18.
c) O nitrogênio (N2(g)) pode ser volatilizado a partir de nitritos do solo conforme as reações 
R-19 até R-21. 
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
22
d) Em condições adequadas de acidez e temperatura pode-se perder o N2(g) conforme 
a reação R-22. 
e) A ureia aplicada ao solo, dependendo das condições pode provocar a perda de 
nitrogênio, conforme a reação R-23. 
Onde, o carbonato de amônio, pode seguir dois caminhos. 
1. De compor-se nas condições ambientes e perder NH3(g) para a atmosfera: 
2. Ou encontrar o ácido nitroso e perder N2(g): 
3.2.4 Efeitos prejudiciais do excesso de nitrogênio
A produção e utilização de fertilizantes, os cultivos de leguminosas e a 
queima de combustíveis fósseis depositam mundialmente, aproximadamente 140 
Tg/ano (teragramas por ano) de nitrogênio novo no solo, na água e no ar. Este 
incremento antrópico quase equivale às estimativas de nitrogênio fixado de forma 
natural. Só o esgoto humano e os excrementos de animais domésticos contribuem 
com, quase a metade desse valor e a maior parte destas entradas escapam para o 
solo ou cursos de água ou são misturadas a metais pesados e outras toxinas, não 
participando do processo de reciclagem (ODUM e BARRETT, 2011).
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
23
 
A maioria dos ecossistemas naturais e das espécies nativas está adaptada 
aos ambientes com teores de nutrientes reduzidos. O problema se inicia com o 
enriquecimento com nitrogênio e outros nutrientes, favorecendo o desenvolvimento 
de espécies oportunistas chamadas ervas daninhas, adaptadas aos altos teores de 
nutrientes. 
Todo evento que prejudica os ecossistemas naturais também se torna 
prejudicial para os seres humanos. Assim, o excesso de componentes a base de 
nitrogênio na água de abastecimento, na comida, e no ar põe em risco a saúde 
humana. O enriquecimento por nitrogênio vem reduzindo a biodiversidade e 
aumentando o número de pragas e doenças em nível mundial, afetando de maneira 
adversa a saúde humana (ODUM e BARRETT, 2011).
Caro(a) acadêmico(a)! Você sabia que o excesso de nitrato na água de 
abastecimento também pode ser causado por leguminosas exóticas? A introdução da 
leguminosa acácia-negra (Leucaena leucocephala), proveniente das Filipinas, após a Segunda 
Guerra Mundial, envenenou as águas subterrâneas de boa parte da ilha de Guam (USA) (ODUM 
e BARRETT, 2011).
3.3 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO FÓSFORO
O fósforo é um elemento químico que constitui as moléculas dos ácidos 
ribonucleico (RNA) e desoxirribonucleico (DNA) e componente dos ossos e dentes. 
O fósforo aparece nos organismos em proporção muito maior aos outros elementos 
químicos quando comparado com sua participação nas fontes primárias. Por isso, o 
fósforo tem grande importância ecológica e provavelmente é o fator mais limitante 
à produtividade primária (BRAGA et al., 2005).
Conforme exemplificado na figura a seguir, o fósforo tende a circular com 
componentes orgânicos na forma de fosfato (PO4), elemento que é novamente 
disponibilizado para as plantas. Porém, o maior depósito do elemento fósforo não é a 
atmosfera, mas os depósitos minerais de apatita (sal de fósforo) formados em épocas 
geológicas passadas, constituído assim o maior reservatório de fosfato ambiental 
(ODUM; BARRETT, 2011, MANAHAN, 2013). Assim por meio dos processos erosivos, 
ocorre a liberação do elemento fósforo na forma de fosfatos, que serão utilizados pelos 
produtores. Porém, parte desses fosfatos é carregada para os oceanos, onde se perde 
em depósitos a grandes profundidades, oué consumida pelo fitoplâncton (BRAGA et 
al., 2005).
NOTA
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
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FIGURA 10 – CICLO BIOGEOQUÍMICO DO FÓSFORO
FONTE: Braga et al. (2005, p. 32)
Cerca de 5 x 1012 g de fósforo são devolvidas anualmente pela poeira 
atmosférica e aerossóis ao ambiente terrestre, mas o fosfato volta sempre para 
o mar, onde parte dele é depositada nos sedimentos rasos e parte se perde nos 
sedimentos profundos (ODUM; BARRETT, 2011). Porém, os meios de retorno do 
fósforo para os ecossistemas a partir dos oceanos são insuficientes para compensar 
a parcela que se perde, tendo como principais agentes de retorno os peixes e as aves 
marinhas. Um exemplo deste processo pode ser observado nos depósitos de guano 
(fosfato de cálcio originário dos excrementos das aves marinhas) existentes nas 
costas do Peru e do Chile. Porém, a ação predatória dos seres humanos sobre esses 
pássaros faz com que a taxa de retorno se reduza ainda mais. Ao mesmo tempo 
em que reduzem a taxa de retorno, a ação antrópica, avança na exploração da 
mineração, na ocupação desordenada do solo, no desmatamento e na agricultura, 
acelerando o processo de perda de fósforo do ciclo. Estima-se que, atualmente, de 
um a dois milhões de toneladas de fosfato são produzidas a partir da mineração, 
só que apenas 60 mil toneladas retornam ao ecossistema (BRAGA et al., 2005). O 
que se observa é que as atividades humanas parecem acelerar a taxa de perda de 
fósforo, diminuindo esse ciclo. Porém, segundo Odum e Barrett (2011), não existe 
razão para preocupação imediata com o suprimento para uso do homem, pois as 
reservas de fosfato são abundantes. No entanto, a mineração e o processamento do 
fosfato para fertilizantes geram graves problemas de poluição local. 
Como já estudamos, uma parte significativa do fósforo se perde nos 
depósitos de sedimentos profundos no oceano. Porém, devido aos movimentos 
tectônicos, existe a possibilidade de levantamentos geológicos que tragam 
novamente o fósforo perdido. Também, por meio da reciclagem, o fósforo presente 
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nos compostos orgânicos, é metabolizado pelos decompositores e transformado 
em fosfatos, sendo novamente utilizado pelos produtores. Contudo, este processo 
apresenta perdas, uma vez que os ossos (ricos em fósforo) oferecem resistência aos 
decompositores e à erosão (BRAGA et al., 2005).
O fósforo terá um papel importante no futuro, pois, de todos os 
macronutrientes, ele é o mais escasso em termos de abundância relativa nos 
depósitos disponíveis na superfície da Terra (ODUM; BARRETT, 2011). 
3.4 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO ENXOFRE
Na natureza existem muitos compostos contendo enxofre, pois este 
elemento possui grande capacidade de fazer ligações químicas, apresentando 
números de oxidação variando de (–2) a (+6) (ROCHA; ROSA; CARDOSO, 2009). 
O enxofre é um elemento químico essencial à vida na Terra, onde 
organismos vivos, incluindo plantas, assimilam espécies de enxofre, enquanto 
que várias formas de enxofre são emitidas como produto final de seus 
metabolismos. 
FONTE: Adaptado de: <http://www.quimica.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.
php?conteudo=1245>. Acesso em: 8 jan. 2014.
O enxofre representa aproximadamente 0,5% da massa seca de plantas e 
microrganismos e 1,3% do tecido animal (MARTINS et al., 2003). Apesar disso, 
o ciclo do enxofre é uma das peças-chave nos padrões gerais de produção e 
decomposição (ODUM; BARRETT, 2011).
O ciclo biogeoquímico do enxofre possui um conjunto de transformações 
entre as espécies de enxofre presentes na litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera 
e antroposfera, conforme apresentado na figura a seguir. 
O elemento enxofre possui um ciclo basicamente sedimentar, embora 
possuindo uma fase gasosa de pouca importância. A principal forma de 
assimilação do enxofre pelos seres produtores é como sulfato inorgânico, 
sendo produzido por uma série de microrganismos com funções específicas 
de redução e oxidação. A maioria do enxofre que é assimilado é mineralizado 
em processo de decomposição. Porém, sob condições anaeróbias, o enxofre é 
reduzido a sulfetos, dos quais o sulfeto de hidrogênio (H2S) é um composto 
letal à maioria dos seres vivos, principalmente aos ecossistemas aquáticos em 
grandes profundidades.
FONTE: Adaptado de: <http://pt.slideshare.net/bikengineer/ciclos-biogeoqumico-1s-anos-
alterado>. Acesso em: 8 jan. 2014.
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FIGURA 11 – CICLO BIOGEOQUÍMICO DO ENXOFRE
FONTE: Martins et al. (2003, p. 37)
Os compostos reduzidos de enxofre, como o H2S, são formados por 
atividade bacteriana anaeróbica no processo de oxidação de carbono orgânico a 
dióxido de carbono e na redução do sulfato (SO42-) a sulfeto (S2-). Uma parte destes 
compostos reage com íons metálicos e são fixados na litosfera, como rochas e 
sedimentos (MARTINS et al., 2003). Ainda sob condições anaeróbias e na presença 
de ferro, o enxofre é precipitado, formando sulfetos férricos e ferrosos. Com isso, 
a produção destes compostos, permite que o fósforo converta-se de insolúvel a 
solúvel, tornando-se utilizável. Esse é um exemplo da inter-relação entre diferentes 
ciclos de minerais ocorrendo em um ecossistema (BRAGA et al., 2005). A relação 
do fósforo com o ciclo do enxofre é mais evidenciada nos sedimentos anaeróbicos 
das zonas alagadas, sendo locais importantes para a reciclagem do nitrogênio e 
carbono também (ODUM; BARRETT, 2011).
Os processos realizados por microrganismos nas zonas anaeróbicas 
profundas de solos e sedimentos resultam dos movimentos ascendentes de gases 
de H2S em ecossistemas terrestres e pantanosos. A decomposição das proteínas 
também leva à produção de sulfeto de hidrogênio. Quando o H2S chega à atmosfera, 
é convertido em dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO4), dióxido de carbono (CO2) 
e em minúsculas partículas flutuantes de SO4 (aerossóis de enxofre) (ODUM; 
BARRETT, 2011).
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Já em ambientes com oxigênio, bactérias aeróbicas também produzem 
sulfeto, pela decomposição de matéria orgânica contendo enxofre. Os compostos 
reduzidos de enxofre como o sulfeto de hidrogênio (H2S), o dimetilsulfeto 
(CH3SCH3 ou DMS), o sulfeto de carbonila (COS) e o dissulfeto de carbono (CS2) são 
voláteis e rapidamente escapam para a atmosfera. O principal composto biogênico 
do enxofre é o dimetilsulfeto (CH3SCH3), sendo emitido predominantemente por 
determinadas algas marinhas, como a alga vermelha Polysiphonia fastigiata. Uma 
parte do enxofre deste organismo está na forma de ácido dimetilssulfopropiônico, 
sofrendo decomposição para produzir o dimetilsulfeto, formando um grande 
reservatório nos oceanos (MARTINS et al., 2003).
O DMS presente no oceano é transferido para a atmosfera na ordem de 
3% a 10%, porém os oceanos são responsáveis por 99% do fluxo global de DMS. 
A outra parte está relacionada com emissões terrestres a partir da vegetação e 
solos. Na atmosfera, o DMS reage com o radical hidroxila OH*, que é o principal 
responsável pela sua remoção. 
O sulfeto de carbonila (COS) é fornecido ao ecossistema principalmente 
pelas árvores e outras espécies de plantas, onde a queima da biomassa constitui 
a maior fonte direta antrópica do COS. Por apresentar baixa reatividade química, 
o COS é o gás que contém enxofre, mais abundante na atmosfera, possuindo um 
tempo de vida médio de um ano e meio, permitindo que atinja a alta atmosfera, 
sendo uma importante fonte de SO2 e de sulfato particulado para a estratosfera 
(MARTINS et al., 2003).
Já o sulfeto de hidrogênio (H2S) é um gás mal cheiroso, sendo produzido por 
bactérias específicas. As principais fontes de H2S para a atmosfera são as atividades 
vulcânicas, oceânicas, a partir de solos e vegetação, a queima da biomassa e as 
emissões industriais. Uma vez presente na atmosfera, o H2S é rapidamente oxidado 
pelo radical OH* (MARTINS et al., 2003).
O dissulfeto de carbono(CS2) é um gás que contém enxofre produzido na 
atmosfera pelo ataque de radicais OH* ao sulfeto de carbonila (COS), podendo ser 
encontrado em fontes como as atividades industriais, principalmente na indústria 
de celulose.
O dióxido de enxofre (SO2) é um dos principais poluentes atmosféricos, 
sendo emitido pela queima dos combustíveis fósseis e pelas atividades industriais 
como, o refino de petróleo, a metalurgia e o cimento, enquanto que a atividade 
vulcânica é a sua principal fonte natural (MARTINS et al., 2003). 
A atmosfera atua como um meio oxidante, fazendo com que os compostos 
reduzidos de enxofre reajam principalmente com radicais OH* e NO3*, sendo 
oxidados principalmente a SO2. Uma vez na atmosfera, o SO2 é oxidado, tanto na 
fase gasosa, quanto na fase aquosa (chuva, neblina, nevoeiro), produzindo o ácido 
sulfúrico (H2SO4) ou partículas neutralizadas sob forma de sulfato. A sequência das 
reações R-27 até R-31 representa o processo de conversão do H2S a SO2 (MARTINS 
et al., 2003).
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
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Os outros compostos reduzidos de enxofre, também sofrem reação com 
o radical OH*, apresentando-se como o principal processo de oxidação na fase 
gasosa da atmosfera. Já o DMS reage com radical NO3*, em que este processo se 
torna importante na remoção deste gás, em atmosferas poluídas por óxidos de 
nitrogênio (NOx) (MARTINS et al., 2003).
A oxidação por radical OH* também é responsável pela conversão do SO2 
na fase gasosa da atmosfera, conforme apresentado nas reações R-32 e R-33.
Já o trióxido de enxofre (SO3) formado reage rapidamente com a água, 
produzindo o ácido sulfúrico (H2SO4), conforme apresentado na reação R-34.
O dióxido de enxofre possui boa solubilidade em água, logo, a fase aquosa 
da atmosfera contém SO2 dissolvido, ou ainda moléculas de enxofre no estado de 
oxidação +4, sulfito (SO32-) e bissulfito (HSO3-), conforme apresentado nas reações 
R-35 à R-37 (MARTINS et al., 2003).
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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A ação antrópica vem contribuindo na interferência do ciclo biogeoquímico 
do enxofre por meio de grandes quantidades de dióxido de enxofre liberadas 
nos processos de queima de carvão e óleo combustível em indústrias e usinas 
termoelétricas e outros. O dióxido de enxofre possui efeitos danosos ao organismo, 
além de provocar, efeitos danosos também nos ecossistemas por meio da chuva 
ácida e do smog fotoquímico (BRAGA et al., 2005). 
Caro(a) acadêmico(a)! Estes processos de poluição provocados pelo SO2 
serão estudados mais profundamente na Unidade 2.
3.5 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CARBONO
É indiscutível a importância do carbono e de seus compostos, fazendo 
parte de toda a matéria orgânica e de tudo o que tem vida, fundamentais na 
respiração, fotossíntese e regulação do clima (MARTINS et al., 2003). Existe uma 
grande variedade de compostos de carbono envolvidos no seu ciclo global, os 
quais podem ser sólidos, líquidos e gasosos, e muitos deles são produzidos por 
organismos vivos (ROCHA; ROSA; CARDOSO, 2009). 
Podemos observar no ciclo biogeoquímico do carbono (conforme figura 
a seguir) que o depósito atmosférico de carbono é pequeno se comparado com 
a quantidade de carbono presente no oceano, em combustíveis fósseis e outros 
depósitos na litosfera. A queima de combustíveis fósseis, juntamente com a 
agricultura e ao desmatamento estão contribuindo para o aumento contínuo de 
CO2 na atmosfera, sendo que em 1850 a concentração era de 270 ppm (partes 
por milhão), passando para uma concentração de 395 ppm em 2013. A perda 
líquida de CO2 na agricultura é muito grande. Isto ocorre porque o CO2 fixado por 
cultivos não compensa o CO2 liberado do solo, especialmente em consequência 
das frequentes aragens. O desmatamento pode liberar o carbono armazenado nas 
matas por meio das queimadas, seguindo com liberação de carbono por meio da 
oxidação de húmus. Já as florestas jovens de crescimento rápido são sumidouros 
de carbono, portanto, o reflorestamento em larga escala tende a reduzir os efeitos 
do aquecimento global e está intimamente ligado ao aumento da concentração de 
CO2 na atmosfera (ODUM; BARRETT, 2011).
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
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FIGURA 12 – CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CARBONO
FONTE: Martins et al. (2003, p. 31)
Assim, o carbono pode ser encontrado na atmosfera sob diferentes formas, 
tais como o monóxido de carbono (CO), o gás carbônico (CO2), o gás metano (CH4), 
os derivados clorofluorcarbonos (CFCs), os hidrocarbonetos (HC), os derivados 
orgânicos, entre outros (LENZI; FAVERO, 2011). Foi a partir do último século (início 
da Revolução Industrial), que a emissão antrópica destes gases começou a ser 
significativa na atmosfera, consequentemente, provocando fenômenos ambientais 
de natureza regional e global, como o efeito estufa, a depleção do ozônio, o smog 
fotoquímico, entre outros (BRAGA et al., 2005).
No ciclo biogeoquímico do carbono estão envolvidos quatro reservatórios 
principais, que são: a atmosfera, o oceano (incluindo organismos marinhos), a 
superfície continental (incluindo plantas terrestres e solos) e a litosfera (conforme 
figura a seguir). 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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FIGURA 13 – O CICLO DO CARBONO MOSTRANDO OS RESERVATÓRIOS EM Gt (109 
TONELADAS) E OS FLUXOS PARA OS QUATRO SUBCICLOS EM EQUILÍBRIO
FONTE: Press et al. (2006, p. 601)
 
O fluxo de carbono entre esses reservatórios são separados em quatro 
subciclos básicos conforme apresentado na figura a seguir. Durante as épocas em 
que o clima da Terra está estável, cada subciclo está em equilíbrio, podendo ser 
caracterizado por um fluxo constante (PRESS et al., 2006). 
UNIDADE 1 | OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E A QUÍMICA DO SOLO
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FIGURA 14 – OS SUBCICLOS DO CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CARBONO
FONTE: Adaptado de: Press et al.(2006, p. 600)
3.5.1 Origem do gás carbônico na atmosfera
O gás carbônico da atmosfera teve origem em dois momentos distintos 
identificados ao longo da existência da Terra. O primeiro momento foi antes do 
aparecimento da vida e o segundo após o aparecimento da vida sobre o planeta 
Terra (LENZI; FAVERO, 2011). 
3.5.1.1 Primeiro momento
Antes do surgimento da vida na Terra, o CO2 atmosférico se originou 
da litosfera, assim como das reações plutônicas. Assim, o carbono atmosférico 
restringia-se apenas ao ciclo geoquímico do carbono, até que as condições 
ambientes fossem favoráveis para a vida no planeta. Com um pH muito ácido 
proveniente dos ambientes aquáticos iniciais da Terra, não havia formação das 
rochas calcárias. Assim, o gás carbônico era liberado diretamente para a atmosfera, 
conforme a reação R-38 (LENZI; FAVERO, 2011). 
TÓPICO 1 | O MEIO AMBIENTE E CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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3.5.1.2 Segundo momento
Conforme as condições foram permitindo, surgiram os organismos 
autotróficos e heterotróficos, apresentando as características aeróbias e anaeróbias, 
iniciando então o segundo momento com o ciclo do carbono na atmosfera. Com 
isso, os organismos autotróficos, retiram o gás carbônico da atmosfera e auxiliados 
pela radiação solar, nutrientes e pela clorofila sintetizam a biomassa, fixando o 
CO2 da atmosfera. Este processo é chamado de fotossíntese. O carbono de estado 
de oxidação 4+ passa para carbono no estado de oxidação zero, sofrendo assim, 
uma redução e o oxigênio sofre oxidação, liberando o gás O2 (ver R-39) (LENZI; 
FAVERO, 2011). 
O carbono que foi fixado na biomassa poderá ser novamente liberado para 
a atmosfera na forma de CO2, ou sendo fixado na forma de matéria orgânica do 
solo, ou ainda como material mineral da crosta terrestre. Todos estes processos 
podem ser de origem biogênica, não biogênica ou antrópica. O ciclo do carbono 
é um ciclo perfeito, pois o carbono é devolvido ao meio à mesma taxa a que é 
sintetizado pelos produtores (BRAGA et al., 2005, LENZI; FAVERO, 2011). 
3.5.1.3 Processos biogênicos de liberação do carbono 
para a atmosfera
Os seres vivos para sobreviver