Quimica Ambiental

na 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
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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
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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
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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. 
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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
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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 reservatório