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TÉRIA, 
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E VIDA
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E VIDA
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E VIDA
ENSINO MÉDIO
Área de Ciências da Natureza 
e suas Tecnologias
O MUNDO ATUAL: 
QUESTÕES 
SOCIOCIENTÍFICAS
MATÉRIA, 
ENERGIA
E VIDA UMA ABORDAGEM 
INTERDISCIPLINAR
Eduardo Mortimer
Andréa Horta
Alfredo Mateus
Danusa Munford
Luiz Franco
Santer Matos
Arjuna Panzera
Esdras Garcia
Marcos Pimenta
Eduardo M
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O MUNDO ATUAL: 
QUESTÕES 
SOCIOCIENTÍFICAS
MATÉRIA, 
ENERGIA
E VIDA UMA ABORDAGEM 
INTERDISCIPLINAR
1a edição, São Paulo, 2020
ENSINO MÉDIO
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Eduardo Mortimer
Licenciado e bacharel em Química pela 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG)
Mestre em Educação pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG)
Doutor em Educação pela Universidade 
de São Paulo (USP)
Professor titular aposentado da 
Faculdade de Educação da Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG)
Pesquisador convidado na École 
Normale Supérieure Lettres et Sciences 
Humaines de Lyon, França 
Pesquisador convidado do Centre 
National de la Recherche Scientifique 
(CNRS) e do Institut National de 
Recherche Pedagogique (INRP), França
Pesquisador do CNPq na área de 
Educação em Ciências
Andréa Horta
Licenciada e bacharela em Química pela 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG) 
Mestra e doutora em Educação – 
Metodologia de Ensino de Química – 
pela Universidade Estadual de Campinas 
(Unicamp-SP) 
Professora titular da Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) em 
exercício no Colégio Técnico da 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG) 
Alfredo Mateus
Bacharel em Química pela Universidade 
de São Paulo (USP)   
Mestre em Química pela Universidade de 
São Paulo (USP) 
Doutor em Química pela University  
of Florida (UF), Estados Unidos
Professor de Química do Colégio 
Técnico da Universidade Federal de 
Minas Gerais (UFMG) 
Danusa Munford
Bacharela e licenciada em Ciências 
Biológicas pela Universidade de São 
Paulo (USP)
Mestra em Biologia pela Universidade de 
São Paulo (USP)
Doutora em Educação pela Pennsylvania 
State University, Estados Unidos
Professora titular do Centro de Ciências 
Humanas e Naturais da Universidade 
Federal do ABC (UFABC)
Luiz Franco
Licenciado em Ciências Biológicas pela 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG)
Mestre e doutor em Educação pela 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG)
Professor da Faculdade de Educação da 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG)
Santer Matos
Licenciado em Ciências pelas 
Faculdades Metodistas 
Integradas Izabela Hendrix 
Mestre em Ensino de Ciências e 
Matemática pela Pontifícia Universidade 
Católica de Minas Gerais (PUC-MG) 
Doutor em Educação pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) 
Professor de Ciências do Centro 
Pedagógico da Universidade Federal de 
Minas Gerais (UFMG)
Arjuna Panzera
Licenciado em Física pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) 
Mestre em Educação pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) 
Ex-professor de Física na rede particular 
de ensino e do Colégio Técnico da 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG) 
Esdras Garcia
Licenciado em Física pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) 
Mestre e doutor em Educação pela 
Universidade Federal de Minas Gerais 
(UFMG) 
Ex-professor de Física na rede particular 
de ensino  
Professor de Física do Instituto Federal 
de Minas Gerais (IFMG) 
Marcos Pimenta
Bacharel em Física pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG)  
Mestre em Física pela Universidade 
Federal de Minas Gerais (UFMG) 
Professor titular do 
Departamento de Física da 
Universidade Federal de Minas 
Gerais (UFMG) 
Pesquisador do CNPq na 
área de Física 
FRONTS_Mortimer_CN_SCIPIONE_PNLD21_V6_AL.indd 1FRONTS_Mortimer_CN_SCIPIONE_PNLD21_V6_AL.indd 1 9/28/20 4:38 PM9/28/20 4:38 PM
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Presidência: Paulo Serino
Direção editorial: Lauri Cericato
Gestão de projeto editorial: Heloisa Pimentel
Gestão de área: Isabel Rebelo Roque
Coordenação de área: Fabíola Bovo Mendonça
Edição: Lucas Augusto Jardim, Carolina Santos Taqueda e 
Denise Minematsu
Assessoria pedagógica: Andrea Lima Alves Ruislan e 
Glenda Rodrigues da Silva
Planejamento e controle de produção: Vilma Rossi e Camila Cunha
Revisão: Rosângela Muricy (coord.), Alexandra Costa da Fonseca, 
Ana Paula C. Malfa, Ana Maria Herrera, Carlos Eduardo Sigrist, 
Flavia S. Vênezio, Heloísa Schiavo, Hires Heglan, Kátia S. Lopes Godoi, 
Luciana B. Azevedo, Luís M. Boa Nova, Luiz Gustavo Bazana, 
Patricia Cordeiro, Patrícia Travanca, Paula T. de Jesus, 
Sandra Fernandez e Sueli Bossi
Arte: Claudio Faustino (ger.), Erika Tieme Yamauchi (coord.), 
Alexandre Miasato Uehara e Renato Akira dos Santos (edição de arte), 
Setup (diagramação)
Iconografia e tratamento de imagens: Roberto Silva (coord.), 
Carlos Luvizari (pesquisa iconográfica), Cesar Wolf (tratamento de imagens)
Licenciamento de conteúdos de terceiros: Fernanda Carvalho (coord.), 
Erika Ramires e Márcio Henrique (analistas adm.)
Ilustrações: Alex Argozino, Erika Onodera, Ericson Guilherme 
Luciano, Luis Moura, Mauro Nakata, R2 Editorial, 
Rosangela Liberato de Stefano e Sonia Vaz
Cartografia: Mouses Sagiorato e Sonia Vaz
Design: Tatiane Porusselli (proj. gráfico e capa), 
Luis Vassallo (proj. gráfico Manual do Professor) 
Foto de capa: Vladitto/Shutterstock
Todos os direitos reservados por Editora Scipione S.A.
Avenida Paulista, 901, 4o andar
Jardins – São Paulo – SP – CEP 01310-200
Tel.: 4003-3061
www.edocente.com.br
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
Angélica Ilacqua - CRB-8/7057
2020
Código da obra CL 719985
CAE 729629 (AL) / 729630 (PR)
1a edição
1a impressão
De acordo com a BNCC.
Envidamos nossos melhores esforços para localizar e indicar adequadamente os créditos dos textos e imagens 
presentes nesta obra didática. Colocamo-nos à disposição para avaliação de eventuais irregularidades ou omissões 
de créditos e consequente correção nas próximas edições. As imagens e os textos constantes nesta obra que, 
eventualmente, reproduzam algum tipo de material de publicidade ou propaganda, ou a ele façam alusão, 
são aplicados para fins didáticos e não representam recomendação ou incentivo ao consumo.
Impressão e acabamento
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APRESENTAÇÃO
APRESENTAÇÃO
APRESENTAÇÃO
Prezado estudante,
Este livro oferece a você atividades e textos destinados ao estudo introdu-
tório das Ciências da Natureza e suas Tecnologias para o Ensino Médio, bem 
como à compreensão de fenômenos, dispositivos e práticas que envolvem 
articulações interdisciplinares dessas ciências entre si e com as demais áreas 
do conhecimento. As atividades aqui propostas estão estruturadas de modo 
a possibilitar que você, estudante, debata com os colegas e apresente in-
terpretações para fenômenos simples, importantes para o entendimento do 
universo científico.
A realização dos experimentos e das atividades práticas que compõem a 
obra em geral não requer equipamentos sofisticados e pode ser desenvolvida 
em sala de aula. O objetivo é promover uma integração entreteoria e prática, 
por meio de experimentos, observações e coleta e análise de dados, como for-
ma de interrogar a natureza e gerar discussões sobre os fenômenos que nos 
cercam. Para que a interdisciplinaridade aconteça, é fundamental que você 
consiga entender esses fenômenos, as teorias e leis que buscam explicá-los e 
as várias formas de representá-los, do ponto de vista físico, químico e biológi-
co. Essa compreensão se dá inicialmente dentro de cada um dos componentes 
curriculares, mas depois você poderá relacioná-los. Assim, a interdisciplinari-
dade quase sempre pressupõe que você tenha um conhecimento disciplinar 
para então perceber as relações entre os diversos conhecimentos. 
A sua participação nas discussões é fundamental, pois aprender Ciências 
da Natureza é, de certa forma, aprender a dialogar com e sobre os campos de 
conhecimento que as compõem. Então, n‹o tenha medo de errar! Ao ex-
pressar suas ideias e submeter suas opiniões à crítica construtiva dos colegas 
e do professor, você terá a oportunidade de aprimorar suas concepções sobre 
as Ciências e aproximar-se cada vez mais do universo científico. Afinal, a ciên-
cia evoluiu e continuará evoluindo a partir da discussão aberta de suas ideias. 
Conhecer os limites do conhecimento é fundamental para que a ciência siga 
em frente. Por isso, não há que temer os erros; é necessário aprender com eles 
e prosseguir em busca dos acertos, percebendo-os como uma etapa que faz 
parte do processo de aprendizagem.
Os autores.
APRESENTAÇÃO
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CONHEÇA
CONHEÇA
CONHEÇA SEU LIVRO
Neste projeto, você e os colegas deverão pesquisar, 
selecionar dados e argumentar para construir ideias 
sobre o aquecimento global. As Partes A e C do pro-
jeto serão realizadas em grupo. A Parte B será realiza-
da por meio de um júri simulado.
PARTE A
 1. Em grupos, discutam as seguintes questões e pro-
duzam uma síntese escrita: O que sabemos sobre 
aquecimento global? O que gostaríamos de saber 
sobre aquecimento global e sobre o efeito estufa?
 2. Façam um levantamento de notícias sobre os temas 
aquecimento global e efeito estufa. Utilizem jornais, 
revistas e sites da internet para reunir informações.
 3. Em grupos, identifiquem os principais argumen-
tos e ideias apresentados nessas notícias e bus-
quem se posicionar em relação a eles.
PARTE B
 1. Com base na análise, haverá um júri simulado e a 
turma será organizada em três grupos:
 a) Aqueles que consideram o impacto das ações 
humanas no aquecimento global.
 b) Aqueles que são céticos quanto às ações huma-
nas no aquecimento global.
 c) Aqueles que não conseguiram formar uma opi-
nião serão o júri. Caso não haja estudantes neste 
item, deve-se separar alguns dos dois primeiros 
grupos para compor o terceiro.
 2. Os dois primeiros grupos deverão reunir dados 
que considerem importantes para defender suas 
respectivas posições. O grupo do júri deverá le-
vantar algumas questões que precisam ser escla-
recidas para que possa decidir se o ser humano é 
o responsável pelo aquecimento global ou se este 
é um efeito natural.
 3. O desenvolvimento do debate deverá compreen-
der três momentos:
• Defesa da ideia do grupo que inicia a fala.
• Réplica do grupo com posição contrária.
• Tréplica do grupo que iniciou a fala.
 Este ciclo de três momentos poderá se repetir 
até que as diversas propostas, dados e argumen-
tos preparados pelos dois grupos tenham sido 
compartilhados. O júri deverá permanecer atento 
às colocações dos colegas e fazer suas anotações. 
 4. Após o debate, o júri deverá se reunir em um es-
paço reservado. Os alunos que compõem o júri 
deverão, então, fazer a discussão entre eles para 
ponderar e tomar uma decisão sobre o debate. A 
posição assumida pelo júri deverá ser redigida em 
um texto escrito, justificando a escolha com base 
nos argumentos trazidos pelos outros dois grupos. 
 5. A decisão do júri será lida por um de seus mem-
bros para toda a turma.
PARTE C
 1. Para refletir sobre as controvérsias envolvendo o 
aquecimento global, leia, em grupo, o texto a 
seguir: 
O debate científico sobre o 
aquecimento global antropogênico 
Como é bem sabido, a pesquisa científica 
sobre o sistema climático da Terra é um ramo 
interdisciplinar que envolve diversas áreas do 
conhecimento, envolvendo a contribuição de 
climatologistas, geólogos, glaciologistas, me-
teorologistas, oceanólogos, biólogos, químicos 
e físicos. Esta natureza interdisciplinar e com-
plexa do comportamento do sistema terrestre 
impõe um grande desafio aos cientistas, inclu-
sive quando precisam sintetizar em relatórios o 
conhecimento adquirido. Algumas das questões 
mais debatidas dizem respeito ao clima global, 
sua variabilidade natural, previsibilidade e prin-
cipalmente sua suscetibilidade à ação humana.
O debate em torno do aquecimento global e de 
suas causas, naturais ou antropogênicas, é um 
tema polêmico com considerável repercussão 
midiática. De um lado, aparentemente a maioria 
da comunidade científica considera que o aque-
cimento global antropogênico é uma realidade, 
contudo, há aqueles cientistas que se dizem céti-
cos ou contrários à ideia de que o homem possa 
estar impactando o clima. Diante deste cenário, o 
leigo se encontra num impasse, afinal, quem são 
os especialistas? Como distinguir um especialis-
ta confiável? Sabe-se, por exemplo, que a opinião 
de um cientista individual pode ser motivada por 
diversos pressupostos (metafísicos, valores pes-
soais, interesses, desejo de fama, etc.). Uma saída 
para o leigo seria confiar no consenso científico, 
Controvérsias em torno do aquecimento global
PROJETO 
52 Capítulo 2
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Novo mundo em uma era de pandemias
A correria da vida contemporânea, a ideia de produzir o tempo todo, 
a facilidade de acesso à informação, a possibilidade de chegar a qual-
quer parte do planeta, as mudanças de comportamento e as influên-
cias das redes sociais têm marcado o século XXI. Essa nova era trouxe 
uma série de benefícios para as relações humanas, mas também imen-
sos desafios com os quais lidar. Como o aparecimento, a prevenção e o 
tratamento de doenças podem ser influenciados pelas relações huma-
nas na atualidade?
De um lado, nosso modo de vida, com alimentação inadequada e 
sedentarismo, por exemplo, tem agravado algumas doenças. De outro, 
doenças infectocontagiosas emergem ou reemergem e somos expos-
tos ao chamado “novo normal”, criado pelas pandemias. Nesta unida-
de, vamos explorar as pandemias como temática sociocientífica.
2
69
Nesta atividade, você vai analisar uma doença que 
afeta folhas de tabaco, chamada mosaico do tabaco 
(fi g ura 4.12). 
# Figura 4.12 – A doença dá às folhas uma coloração 
salpicada e retarda o desenvolvimento da planta 
Nicotiana tabacum (entre 1 metro e 2 metros de altura).
A doença do mosaico do tabaco retarda o desen-
volvimento das plantas de fumo e confere às folhas 
uma aparência salpicada, em mosaico. 
Essa doença foi investigada em 1886, quando o cien-
tista alemão Adolf Mayer (1839-1907) esfregou a seiva 
extraída de uma folha doente em uma planta sadia e 
percebeu que, dessa forma, a planta sadia também se 
contaminava. Sua proposta era a de que a doença seria 
causada por alguma bactéria desconhecida.
O QUE FAZER
 1. Leia com atenção o texto a seguir.
Em 1892, o cientista russo Dmitri Ivanowsky 
(1864-1920) conduziu testes para tentar desco-
brir as causas do mosaico do tabaco (fi gura 4.13).
Diante dos resultados, o cientista manteve 
a hipótese de que a doença era causada por 
uma bactéria. Porém, assumiu que essa bacté-
ria deveria ser muito pequena e teria passado 
pelo fi ltro, ou então que a bactéria produziria 
algum tipo de substância tóxica que teria pas-
sado pelo fi ltro.
Análise da doença do mosaico do tabaco
INVESTIGAÇÃO
# Figura 4.13 – Esquema do experimento realizado 
por Dmitri Ivanowsky. Os elementos não estão 
representados em proporção.
Elaborado com base em: URRY,L. et al. Campbell 
Biology. 11. ed. Glenview: Pearson, 2017.
A ideia de que seria alguma substância tóxica li-
berada pela bactéria foi investigada pelo cientista 
holandês Martinus Beijerinck (1851-1931) em 1898.
• Ele fez experimentos que mostravam que o agente 
causador da doença presente na seiva fi ltrada con-
seguia se reproduzir.
• Em novos experimentos, Beijerinck tentou fazer 
esse agente causador da doença se reproduzir em 
meios nutrientes laboratoriais, como nas placas de 
Petri ou nos tubos de ensaio. Porém, o agente não 
crescia nesses casos.
• O agente causador da doença só se reproduzia se 
estivesse nas folhas do tabaco.
REFLEXÃO
 1. Qual é a sua interpretação sobre os resultados ob-
tidos por Dmitri Ivanowsky em seu experimento?
 2. Como você explicaria os resultados de Martinus 
Beijerinck?
 3. Sugira um experimento capaz de testar a explica-
ção elaborada na questão anterior.
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1. Ele coletou a 
seiva das folhas 
de tabaco 
doentes.
2. Filtrou essa seiva 
em um fi ltro 
capaz de reter 
bactérias.
3. Esfregou a seiva 
fi ltrada em plantas 
sadias. 
4. As plantas sadias 
fi caram doentes 
após o contato 
com a seiva 
fi ltrada.
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75Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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• O que signifi ca o “novo normal”?
• Você acha que os conhecimentos científi cos 
são importantes para orientar as ações de 
combate às pandemias?
• Você acredita que o conhecimento 
científi co pode ser transmitido ao público 
leigo de maneira acessível e assim ajudar na 
prevenção e no controle de uma pandemia? 
Durante a pandemia da COVID-19, além de circularem muitas informações, como 
números, estatísticas, novas normas, formas de prevenção, impactos econômicos e testes, 
novos hábitos foram criados. Na foto, pessoas assistem ao espetáculo de música de dentro 
dos carros, respeitando o isolamento social, em estádio em São Paulo, SP, 2020.
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Competências gerais: 1, 2, 4, 7, 9 e 10 Competências específicas: 1, 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT105), (EM13CNT203), (EM13CNT301), 
(EM13CNT302), (EM13CNT303), (EM13CNT307) e (EM13CNT310)
1
Água em ambientes naturais e 
urbanos: usando a ciência para 
cuidar do planeta
Neste capítulo, vamos estudar o ciclo da água como uma questão sociocientífica. A sociedade atual tem 
afetado diretamente o ciclo da água na natureza. Historicamente, muitas cidades brasileiras formaram-se ao 
longo de rios. Outras, nas quais não há rios, têm lagos ou lagoas ou são banhadas pelo oceano Atlântico. A 
maioria desses corpos de água urbanos, no Brasil, está poluída em consequência do lançamento de esgotos 
domésticos e/ou industriais.
Vamos analisar a qualidade da água e o que podemos fazer para melhorá-la. Isso é de vital importância para 
a melhoria da qualidade de vida de cada cidadão e para a sobrevivência do planeta.
Assim, vamos relembrar alguns conceitos importantes, como o de solubilidade de gases em líquidos 
(pois sem oxigênio dissolvido na água não é possível a existência de peixes e outros animais e vegetais) e o 
de pH, um importante indicador da ocorrência de mudanças na qualidade da água. Além disso, estudaremos 
alguns parâmetros físico-químicos e biológicos, como a turbidez e os coliformes, que nos permitem abordar 
o problema da qualidade da água do ponto de vista científico (figura 1.1).
 # Figura 1.1 – O gerenciamento de resíduos e efluentes é de fundamental importância para o controle de fontes 
poluidoras da água. Na imagem, córrego Riacho dos Machados, SP, 2018.
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12 Capítulo 1
Abertura de 
unidade
A abertura de unidade 
é caracterizada por uma 
imagem e um pequeno 
texto que promovem uma 
primeira aproximação entre 
você e o tema central da 
unidade. 
Cap’tulo
Na abertura de capítulo 
são apresentados 
uma imagem e um 
texto relacionados 
ao tema do capítulo. 
O texto apresenta 
uma exposição geral 
dos assuntos a serem 
tratados ao longo do 
capítulo e a imagem 
proporciona uma 
contextualização 
que transcende uma 
associação imediata, 
servindo de fonte 
para você ampliar 
o estabelecimento 
de relações entre 
conteúdos.
Atividade
A atividade apresenta propostas de 
investigação ou projetos. 
Competências e habilidades da BNCC trabalhadas no capítulo.
Projeto
A seção Projeto tem o objetivo de 
contextualizar os temas abordados no livro 
e ampliar os conhecimentos relacionados 
a determinados conceitos e/ou questões 
sociocientíficas. Propõe atividades 
integradoras que podem envolver trabalhos 
em grupo, pesquisas, debates e atividades de 
divulgação científica. 
Investigação
A seção Investigação 
tem o objetivo de 
promover, por meio de 
metodologias ativas, 
a compreensão dos 
fenômenos naturais 
que estão em foco 
na discussão. Propõe 
atividades que 
possibilitam a você 
engajar-se em práticas 
investigativas, como 
elaboração de perguntas 
científicas, proposição 
de hipóteses, análise 
de dados (primários ou 
secundários), uso de 
evidências e construção 
de conclusões.
Questões com 
objetivo de 
mobilização.
Reflex‹o
A reflexão aborda questões 
relacionadas ao que foi visto ao 
longo das seções Investigação 
e Projeto. Elas apresentam 
questionamentos que levam 
você a utilizar os conceitos 
contemplados, com o objetivo de 
expandir o conteúdo exposto.
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Para saber +
Este boxe apresenta 
sugestões de páginas 
da internet, filmes, 
livros e aplicativos 
que se referem ao 
conteúdo estudado 
no capítulo.
QUESTÕES
QUESTÕES
QUESTÕES
QUESTÕES DE EXAMES
1
 1. (Uerj) A água do mar em Abrolhos se tornaria turva, 
se a lama atingisse o arquipélago. A turbidez da água 
interfere diretamente no seguinte processo biológico 
realizado nos recifes de coral:
 a) fotossíntese
 b) eutrofização
 c) bioacumulação
 d) tamponamento 
 2. (UFRGS-RS) Uma suspensão de sulfato de bário pode 
ser usada como agente de contraste em exames de 
raios-X. O sulfato de bário é um sal pouco solúvel, com 
constante do produto de solubilidade 1,1 3 10–10.
 Em relação a uma solução aquosa saturada desse sal, 
contendo uma certa quantidade de sal sólido, não 
dissolvido, são feitas as seguintes afirmações.
 I. A adição de nitrato de bário diminui a quantidade 
de sólido não dissolvido.
 II. A adição de sulfato de sódio aumenta a quantida-
de de sólido não dissolvido.
 III. Uma reação reversível, na qual a dissolução do sal 
é exatamente contrabalançada pela sua precipita-
ção, é estabelecida nessa situação.
 Quais estão corretas?
 a) Apenas I.
 b) Apenas II.
 c) Apenas I e III.
 d) Apenas II e III.
 e) I, II e III.
 3. (PUC-RS) No caso específico da catástrofe ambiental 
do Rio Doce, o volume de rejeitos que vazou equivale 
a um cubo de 391 m de lado. Informações prelimi-
nares indicam que o pH da lama seria 13; portanto, 
extremamente alcalino. Isso ilustra bem uma das li-
mitações da biorremediação: não só é muito lenta e 
incerta como também só pode ser empregada se o 
material a biorremediar tem condições mínimas de 
abrigar alguma forma de vida – o que é duvidoso 
no caso dos rejeitos de mineração que praticamente 
colmataram a calha do rio Doce. 
Adaptado do artigo da Revista Ciência Hoje, 333, 
Disponível em: http://www.cienciahoje.org.br/ 
revista/materia/id/1005/n/a_biorremediacao_
pode_ser_eficaz_no_rio_doce.
 Com base no texto, é possível afirmar que a água do 
Rio Doce
 a) chegou à concentração de íons OH− em torno de 
1.10−13 mols/L.
 b) necessitaria reduzir sua concentração de íons OH− 
em torno de um milhão de vezes para ficar neutra.
 c) atingiu valores de concentração de íons H+ da or-
dem de 1.10−6 mols/L.
 d) necessitaria diminuir o pH em seis vezes para se 
aproximar dopH 7.
 e) necessitaria aumentar a concentração de íons H+ 
em seis vezes para se aproximar do pH 7.
CAPÍTULOS 2 e 3
 1. (Uece) Considerando o ciclo do carbono, analise as 
seguintes afirmações:
 I. O dióxido de carbono na atmosfera é absorvido 
pelas plantas, sendo o carbono contido em sua 
molécula devolvido à atmosfera pelo processo de 
fotossíntese.
 II. Os animais comem vegetais, decompõem seus 
açúcares e liberam carbono na atmosfera, nos 
oceanos e no solo.
 III. Plantas e animais são decompostos pela ação de 
microrganismos que devolvem carbono ao meio 
ambiente.
 IV. Os animais, através da respiração, retiram da at-
mosfera parte do carbono assimilado, na forma 
de CO2.
 Está correto o que se afirma somente em
 a) II e III.
 b) II e IV.
 c) I e III.
 d) I e IV.
 2. (Enem) Uma grande virada na moderna história da 
agricultura ocorreu depois da Segunda Guerra Mun-
dial. Após a guerra, os governos havia se deparado 
com um enorme excedente de nitrato de amônio, 
ingrediente usado na fabricação de explosivos. A par-
tir daí as fábricas de munição foram adaptadas para 
começar a produzir fertilizantes tendo como compo-
nente principal os nitratos.
SOUZA, F. A. Agricultura natural/orgânica como 
instrumento de fixação biológica e manutenção 
do nitrogênio no solo: um modelo sustentável de 
MDL. Disponível em: www.planetaorganico.com.br. 
Acesso em: 17 jul. 2015 (adaptado).
 No ciclo natural do nitrogênio, o equivalente ao prin-
cipal componente desses fertilizantes industriais é 
produzido na etapa de
 a) nitratação
 b) nitrosação
 c) amonificação
 d) desnitrificação
 e) fixação biológica do N2
67
Com base nas observações anteriores, podemos concluir que a energia potencial gravitacional é diretamente 
proporcional à massa do objeto e à sua altura em relação ao solo. Matematicamente, a energia potencial gra-
vitacional (Epg) de um objeto em relação ao solo é dada pelo produto do módulo de seu peso (P) pela sua altura 
(h). Como a força peso é igual ao produto da massa (m) do objeto pela aceleração da gravidade (g), podemos 
escrever que:
Epg 5 m · g · h
A unidade de medida da energia no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule (J). Portanto, se a massa 
for dada em quilograma (kg), a aceleração gravitacional em metro por segundo ao quadrado (m/s2) e a altura 
em metro (m), o valor obtido será em joule.
A aceleração gravitacional, simbolizada por g

, tem valor aproximadamente constante de 10 m/s2 nas proxi-
midades da superfície da Terra. 
Um aspecto importante da energia potencial gravitacional é o fato de podermos escolher, arbitrariamente, a 
altura para a qual a energia potencial gravitacional é considerada nula, isto é, a altura correspondente a h 5 0. Isto é 
possível porque o que tem significado físico é a diferença da energia potencial gravitacional entre duas alturas, e 
não o valor absoluto da energia em um ponto específico.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Descreva as transformações de energia que ocorrem quando você pega uma sacola de compras do chão e a coloca 
sobre a mesa.
2. Em relação ao chão, qual é a energia potencial gravitacional de um vaso de plantas de 1 kg que se encontra na 
sacada de uma janela do segundo andar, a 4,5 m de altura? 
3. Um copo de água de 250 g no alto de um edifício de 60 m de altura tem energia potencial gravitacional de 150 J. 
Que massa de água precisaríamos ter a 1,0 m de altura para que a quantidade de energia potencial gravitacional 
fosse a mesma daquele copo?
4. Na Usina Hidrelétrica de Belo Monte, a água cai a 88 m de altura a uma vazão de 62 000 m3/s. Sabendo que a 
densidade da água é 1 000 kg/m3, estime a energia potencial da massa de água que cai da barragem em 1 s.
Energia potencial gravitacional e trabalho
Quando se move um objeto do solo para uma altura maior, a energia potencial gravitacional dele aumenta. Mas de 
onde vem esse acréscimo de energia?
Ele vem do trabalho realizado sobre o objeto para elevá-lo à altura maior, em que ele agora se encontra. Em Física, o termo 
trabalho refere-se a um processo de transferência de energia devido à aplicação de uma força em um objeto. Ao elevarmos um 
objeto, estamos transferindo energia para esse objeto pela realização de trabalho mecânico. Para que o trabalho seja realizado, 
é preciso que a força que o produz seja suficiente para vencer o peso e, assim, colocar o objeto em movimento.
Quando uma força F atua sobre um objeto e produz um 
deslocamento d, dizemos que a força realizou um trabalho W 
sobre esse objeto. A realização de trabalho mecânico é uma 
forma de transferir energia. 
Se o trabalho é positivo, o corpo ganha energia; se o tra-
balho é negativo, o corpo perde energia. Podemos ver que 
o trabalho é positivo quando a força atua no mesmo sen-
tido do deslocamento do objeto, e negativo quando a força 
atua no sentido contrário ao deslocamento. O trabalho é 
uma grandeza escalar cuja unidade de medida é a mesma 
da energia, o joule (símbolo J). O trabalho é proporcional à 
força aplicada e ao deslocamento do objeto, mas também 
depende do ângulo entre a direção da força e a direção do 
deslocamento. Ele é máximo quando a força e o deslocamento estiverem na mesma direção e no mesmo sentido. Intui-
tivamente, podemos perceber que o trabalho é igual a zero se a direção da força for perpendicular à direção do desloca-
mento, ou seja, se as direções formarem um ângulo de 90º. Matematicamente, o trabalho é dado pela equação
W 5 F · d · cos u
em que u é o ângulo entre a direção de aplicação da força e a direção do deslocamento. F cos u é a componente da força 
na direção do deslocamento.
F
d
u u
F
 # Figura 6.8 – Representação esquemática de uma 
força atuando sobre um objeto e produzindo 
um deslocamento. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia.
B
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118 Capítulo 6
 Indução eletromagnética
O funcionamento dos geradores mecânicos de eletricidade, como os das usinas hidrelétricas, eólicas e térmi-
cas, pode ser compreendido por meio do fenômeno conhecido como indução eletromagnética. Esse fenôme-
no está presente em um grande número de aplicações, como na captação do som em uma guitarra elétrica, no 
derretimento do ferro em uma siderúrgica, nos carregadores de celular sem fi o, entre muitos outros exemplos. 
As contribuições do cientista inglês Michael Faraday foram fundamentais para o entendimento da indução ele-
tromagnética.
Michael Faraday
Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791, em Londres. Teve uma 
infância pobre e não pôde frequentar uma universidade. Por volta dos 14 anos, co-
meçou a trabalhar como aprendiz de livreiro, encadernador e vendedor de jornais, 
ocupação que possibilitou o seu contato com artigos sobre fenômenos elétricos. 
Em 1813, Faraday tornou-se assistente de laboratório na Royal Institution, uma 
instituição britânica voltada à pesquisa e à educação científi ca, criada em 1799.
Por seu trabalho cuidadoso como experimentador, sua dedicação e suas contri-
buições signifi cativas, Faraday tornou-se membro da Royal Institution em 1824. 
Faraday desenvolveu importantes estudos na Química e na Física, mas sua con-
tribuição mais importante foi, sem dúvida, o princípio da indução eletromagné-
tica. Os geradores de eletricidade que convertem a energia do movimento em 
energia elétrica funcionam com base nesse princípio físico.
UM POUCO DE HISTÓRIAUM POUCO DE HISTÓRIA
# Figura 6.41 – A ilustração retrata 
Faraday realizando uma palestra 
na Royal Institution, em 1856.
Depois que Oersted demonstrou que a corrente elétrica, um fenômeno elétrico, produzia campo magnético, 
estabelecendo assim a relação entre eletricidade e magnetismo, a comunidade científi ca passou a se perguntar: 
Seria possível observar o efeito inverso, isto é, o magnetismo ge-
rar um fenômeno elétrico?
No início da década de 1830, Faraday realizou uma série de 
experimentos envolvendo eletricidade e magnetismo, um deles 
muito semelhanteao realizado na Atividade 5. Um desses expe-
rimentos consistia em introduzir e retirar um ímã permanente do 
interior de uma bobina, conforme representado na sequência da 
fi gura 6.42.
REFLEXÃO
 1. Quando o galvanômetro foi conectado à bobina, houve a indicação de alguma corrente elétrica pelo galva-
nômetro?
 2. Quando o ímã foi introduzido no interior da bobina, o galvanômetro indicou a passagem de corrente elé-
trica? E quando o ímã foi retirado? Em caso afi rmativo, vocês perceberam alguma mudança no sentido do 
movimento do ponteiro do galvanômetro nessas duas situações, de introdução e de retirada do ímã?
 3. Na situação em que o ímã permaneceu em repouso no interior do tubo de PVC, havia campo magnético no 
interior da bobina? Nessa situação, o galvanômetro indicou a passagem de corrente elétrica?
 4. Formulem uma conclusão a respeito da relação entre fenômenos elétricos e magnéticos: Eles estão relacio-
nados ou não? Citem evidências que possam sustentar sua resposta, com base nesta atividade e na atividade 
semelhante ao experimento realizado por Oersted.
(a)
(c)
(b)
(d)
# Figura 6.42 – Sequência que mostra a corrente 
elétrica registrada no galvanômetro de acordo 
com o movimento do ímã em relação à bobina. 
Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
galvanômetro
sentido do 
movimento 
do ímã
sentido do 
movimento 
do ímã
ímã
ímã em 
repouso
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bobina
133Gera•‹o de energia elŽtrica e fen™menos magnŽticos
Esse tipo de raciocínio pode ser usado em diversas situa-
ções de nosso cotidiano, como o consumo de alimentos e 
bebidas em embalagens recicláveis ou retornáveis; a valo-
rização de mercadorias e serviços locais; e o uso de meios 
alternativos de transporte, como a bicicleta ou o transpor-
te coletivo. Essas ações estabelecem uma nova forma de 
relacionamento com o meio ambiente e o mundo. 
Do ponto de vista coletivo, é necessário pensar em 
ações amplas, que promovam a conscientização da 
comunidade, de agentes públicos e privados, de dife-
rentes organizações e países. 
No Brasil existem grandes desafios, pois o país é o sé-
timo maior emissor de gases estufa do mundo. A maior 
porção responsável pela queima de combustíveis fósseis 
em território nacional se concentra nos setores de trans-
porte, indústria e geração de energia elétrica.
As políticas ambientais brasileiras estão, em grande par-
te, vinculadas a acordos internacionais. Discussões em nível 
mundial buscam alternativas para amenizar o aquecimento 
global, diminuir a emissão de gás carbônico na atmosfera e 
o aumento do buraco na camada de ozônio. 
Além das iniciativas governamentais, ações em nível na-
cional ocorrem a partir de organizações da sociedade civil. 
Existem ONGs (organizações não governamentais), gru-
pos sociais, associações de bairro, projetos e pesquisas de 
universidades e escolas. Esses grupos desenvolvem uma 
série de projetos que visam divulgar e promover ações 
sustentáveis com relação à poluição e à emissão de gases 
estufa. Além disso, organizações da sociedade civil são 
iniciativas importantes para o acompanhamento e a fis-
calização das ações governamentais com relação ao meio 
ambiente e das mudanças em indicadores ambientais.
Acordos climáticos internacionais
O final do século XX e o início do século XXI têm sido preocupantes do ponto de vista ambiental. Essa 
questão tem mobilizado diferentes nações a pensar alternativas e propor acordos para ações em nível in-
ternacional. No ano de 1988, foi criado o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, cuja sigla 
em inglês é IPCC. Essa instância da ONU organiza e divulga dados sobre mudanças climáticas no mundo e, 
dessa forma, promove a circulação de dados relevantes para que esforços e tratados entre os países sejam 
articulados em torno dos principais desafios mundiais quanto ao meio ambiente. 
Em 1992, o Brasil sediou a Convenção sobre as Mudanças Climáticas, denominada de ECO-92, no Rio de 
Janeiro. O acordo definiu o papel de cada país participante no controle do aquecimento global. Além disso, o 
encontro ressaltou a preservação das florestas como importante objetivo de conservação ambiental. 
No ano de 1997, foi redigido o Protocolo de Kyoto, um tratado internacional propondo uma série de dire-
trizes com o objetivo central de amenizar os efeitos nocivos do aumento do efeito estufa e do aquecimento 
global. Os países signatários firmaram um compromisso de redução das emissões de gases estufa em cerca 
de 5%, em especial o dióxido de carbono. Muitos países se recusaram a assinar o acordo, inclusive os Estados 
Unidos, maior emissor de CO2, com cerca de 24% do total mundial.
Em 2015, o Acordo de Paris ocorreu como “sucessor” do Protocolo de Kyoto. Diferentemente do anterior, 
o novo tratado não se pautou na obrigatoriedade da redução das emissões de gases estufa, mas no envol-
vimento voluntário dos países e na transparência. O objetivo foi propor alternativas para auxiliar países 
em desenvolvimento a adaptar suas emissões, tendo em vista seus processos de industrialização, além da 
proposta de conter o aumento da temperatura global em 1,5 °C. Em 2019, entrou em vigor a Emenda 
de Kigali, que visa eliminar o consumo de hidrofluorocarbonetos (HFC), potentes gases estufa.
DIALOGANDO COM ASDIALOGANDO COM AS CIÊNCIAS HUMANAS E SOCIAIS APLICADAS
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. “Reduzir” e “reutilizar” estão entre as ações individuais voltadas para a mitigação dos impactos humanos sobre o 
ciclo do carbono. Liste dois exemplos concretos de seu cotidiano para cada uma dessas ações. 
2. Como o “reduzir” e o “reutilizar” têm impacto sobre o ciclo do carbono?
3. Uma das questões mais discutidas em nível nacional e internacional com relação às mudanças climáticas é a redu-
ção do uso de combustíveis fósseis. Liste algumas alternativas viáveis nesse sentido.
4. Qual das alternativas mencionadas na questão anterior parece ser mais promissora no contexto brasileiro? Justifi-
que sua resposta. 
5. Muitos países assinaram o Protocolo de Kyoto. Os Estados Unidos não assinaram, indicando que o acordo vai con-
tra os interesses do país, o que gerou uma série de críticas. Você considera tais críticas justificáveis? Por quê?
6. Pesquise alguma iniciativa da sociedade civil próxima a você que visa divulgar e promover ações de preservação 
ambiental e sustentabilidade. Pense em ONGs, associações de bairro ou até mesmo sua própria escola. Quais são 
as atividades desenvolvidas nesse projeto?
7. Pense em alguma campanha de conscientização sobre a emissão de gases estufa. Discuta com o professor uma 
forma de realizar essa divulgação. Sugestões: elaboração de uma postagem em rede social, uso de hashtags da 
escola para divulgar aos membros da comunidade escolar, produção de um breve vídeo explicativo.
51Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
 1. O que são EPI e EPC? Dê exemplos.
 2. Explique por que a higienização com sabão ou álcool em gel é considerada uma medida eficaz como 
forma de prevenção à COVID-19.
 3. Quais são os critérios utilizados por cientistas para indicar o uso de uma medida de prevenção ou segurança?
EXERCÍCIOS
Nos últimos anos, houve muitas doenças preocu-
pantes no mundo, como o ebola, o zika, a dengue e 
o chikungunya. Por causa da facilidade de contamina-
ção e dos cuidados de prevenção necessários, essas 
doenças devem ser constantemente monitoradas pe-
las autoridades de saúde.
O QUE FAZER
 1. Organizem-se em grupos. Cada grupo deverá es-
colher uma doença emergente ou reemergente.
 2. Faça um levantamento de dados sobre a doença 
escolhida. 
 3. Com base nesse levantamento, elaborem um 
trabalho escrito, organizando as informações a 
partir dos seguintes pontos:
 a) caracterização do agente 
infeccioso da doença;
 b) mecanismos de transmis-
são;
 c) sintomas;
 d) profilaxia e tratamento;
Profilaxia: medidasde prevenção para e evitar doenças.
 e) análise de semelhanças e diferenças entre essa 
doença e a COVID-19.
 4. A partir da construção do texto escrito, desenvol-
vam uma forma de apresentação da pesquisa para 
divulgação entre os colegas da turma e a comu-
nidade escolar. Lembrem-se de que esse tipo de 
divulgação deve chamar a atenção do público sem 
distorcer os dados e as informações científicas.
 5. Conversem com o professor sobre as ideias que 
tiverem para fazer essa divulgação. Algumas pos-
sibilidades são:
• cartilhas explicativas; 
• produção de vídeos (vídeos explicativos, entrevis-
tas com especialistas, minidocumentários, etc.);
• apresentações teatrais;
• sequências de postagens em redes sociais.
 6. Combinem com o professor e a coordenação da 
escola um momento propício para apresentar o 
material produzido para a comunidade.
Doenças emergentes e reemergentes
PROJETO
• O jogo Plague. Inc, gratuito para dispositivos móveis, oferece duas possibilidades. O jogador pode escolher ser uma 
“praga”, como vírus, príon e bactéria, e, por meio de mutações e outras ferramentas, causar uma pandemia mundial. 
A outra possibilidade de jogo é proteger o planeta de uma pandemia por meio de pesquisas e desenvolvimento de 
técnicas de contenção da “praga”. Disponível em:
https://play.google.com/store/apps/details?id5com.miniclip.plagueinc&hl5pt_BR.
https://apps.apple.com/br/app/plague-inc/id525818839.
• Episódio do programa Linha do tempo, da TV USP de Bauru, com o professor doutor Alberto Consolaro e o infecto-
logista doutor Fernando Monti, que conversam sobre as epidemias ao longo da história. Disponível em: https://www.
youtube.com/watch?v5BC6r59vPIAk.
Acesso em: 3 jul. 2020.
Peçam ajuda ao 
professor para 
selecionar as 
fontes de pesquisa 
e não se esqueçam 
de citar todas 
as referências 
consultadas.
87Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
Questões de exames
São propostas questões de vestibular das 
principais universidades brasileiras e do Enem 
relacionadas ao que foi abordado na unidade.
Texto
O volume 
inclui textos 
que abordam 
aspectos teóricos 
e conceituais de 
acordo com os 
temas trabalhados 
em cada capítulo. 
Recurso utilizado ao 
longo do volume para 
explicar determinado 
termo.
Exercícios
Nesta seção são 
apresentados 
exercícios 
relacionados aos 
conteúdos. 
Articulação de 
ideias
Este boxe apresenta 
questões que visam 
articular o conteúdo 
abordado no capítulo 
para que você possa 
aplicar conhecimentos, 
relacionar ideias e 
interpretar textos.
Este boxe apresenta 
textos das Ciências 
da Natureza e suas 
Tecnologias que 
complementam a 
temática abordada.
Um pouco de 
história
Neste boxe são 
discutidos episódios 
da história 
relacionados com o 
tema do capítulo. 
Dialogando com as 
Ciências Humanas e 
Sociais Aplicadas
Este boxe explora 
relações entre as 
Ciências da Natureza 
e suas Tecnologias e 
as Ciências Humanas 
e Sociais Aplicadas. 
Seu objetivo é 
promover uma 
compreensão mais 
integrada e holística 
de determinado 
tema.
Utilizado para apresentar o aumento 
de uma imagem de microscopia.
Utilizado quando a atividade 
deve ser realizada em grupo.
INVESTIGAÇÃO
Utilizado para indicar quando 
a atividade é uma investigação.
PROJETO 
Utilizado para indicar que a 
atividade é um projeto.
x 60 mil
Identificação dos ícones Selos
Glossário
REALIZE A PRÁTICA APENAS COM
A SUPERVISÃO DO PROFESSOR
TENHA CUIDADO
G U
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A P
 N
 L
 D
6
OBJETIVOS
OBJETIVOS
A partir de uma visão sociocientífica, o volume aborda diferentes questões socioambientais, políticas e econômicas 
envolvendo fenômenos naturais e antrópicos que impactam a vida em nosso planeta de diferentes formas. Para mo-
bilizar os estudantes em prol de uma postura mais propositiva e sustentável, apresentamos diversas atividades que, 
em conjunto, buscam desenvolver as competências gerais, as competências específicas e as habilidades para a área 
de Ciências da Natureza previstas na BNCC, articulando os componentes curriculares de Biologia, Física e Química.
Por meio de uma proposta investigativa e integradora, procuramos trabalhar, de forma contextualizada, uma pos-
tura ativa e reflexiva, para que você possa ser protagonista de sua aprendizagem e consiga consolidar e ampliar as 
competências e habilidades desenvolvidas no Ensino Fundamental.
COMO A BNCC
COMO A BNCC
COMO A BNCC
COMO A BNCC É TRABALHADA NESTE VOLUME
Ao longo deste volume, esperamos que você possa:
• identificar e analisar os principais ciclos da maté-
ria no ambiente a fim de avaliar, prever e discutir 
os impactos das ações humanas sobre esses ciclos, 
utilizando argumentos consistentes e com base cien-
tífica para justificiar ações individuais e coletivas que 
minimizem seus efeitos nocivos à vida e priorizem a 
sustentabilidade;
• analisar e debater questões socioambientais, políticas 
e econômicas, como o aquecimento global, a ocor-
rência de pandemias e a exploração de recursos ener-
géticos, de um viés científico, ponderando diferentes 
perspectivas sobre essas questões;
• identificar demandas socioambientais e políticas para 
avaliar e propor ações locais e/ou regionais que visem 
promover a melhoria na qualidade de vida das popu-
lações e o desenvolvimento sustentável;
• construir questões, elaborar hipóteses e formular con-
clusões com base em evidências e na interpretação 
de dados e/ou resultados de atividades experimentais 
diversas, envolvendo o estudo de diferentes fenôme-
nos, como os fluxos de matéria e de energia no am-
biente, a disseminação de doenças infectocontagiosas 
e os processos de geração de energia;
• interpretar textos relacionados a diferentes temas 
abordados nos capítulos a fim de analisar seus argu-
mentos e conclusões e avaliar criticamente a credibili-
dade das fontes consultadas;
• reconhecer, por meio da comparação de diferentes 
explicações científicas, que a construção de modelos 
e de teorias científicas é fruto de seu contexto histó-
rico, cultural, social e político, e que, por isso, possui 
limitações explicativas decorrentes de sua época;
• utilizar o conhecimento científico que viabiliza o de-
senvolvimento de tecnologias que otimizam as ativi-
dades humanas, como máquinas e dispositivos ele-
troeletrônicos, para analisar, avaliar e prever os riscos 
e as potencialidades do uso dessas tecnologias.
OBJETIVOS
JUSTIFICATIVAS
A vida em nosso planeta só é possível devido à com-
binação de fatores biológicos, físicos e químicos. Esses 
fatores tendem a se manter em equilíbrio no planeta 
por meio do fluxo de energia e da ciclagem da matéria 
entre os seres vivos e o ambiente. Porém, essa ciclagem 
pode ser afetada por diversos distúrbios que podem de-
sencadear problemas com consequências até mesmo 
globais, como as mudanças climáticas e a perda da bio-
diversidade. 
Muitos desses distúrbios decorrem de atividades hu-
manas. De forma direta ou indireta, o ser humano é um 
agente importante nesse contexto, uma vez que é capaz 
de interferir na natureza a ponto de colocar a própria 
existência em risco. Mas, da mesma forma que somos 
parte do problema, também podemos ser parte da solu-
ção ao priorizar alternativas mais sustentáveis.
Nesse cenário, é imprescindível que você seja capaz 
de analisar e avaliar as ações humanas a partir de uma 
perspectiva sociocientífica para que possa atuar de for-
ma crítica e propositiva diante desses desafios e ajudar 
a construir uma sociedade mais consciente e ambiental-
mente responsável.
G U
 I 
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 L
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7
Competências gerais
Estão listadas a seguir as competências gerais que foram trabalhadas nes-
te volume:
1. Valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sobre o 
mundo físico, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade, 
continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade 
justa, democrática e inclusiva.
2. Exercitar a curiosidade intelectual erecorrer à abordagem própria das ci-
ências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação 
e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formu-
lar e resolver problemas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base 
nos conhecimentos das diferentes áreas.
3. Valorizar e fruir as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais 
às mundiais, e também participar de práticas diversificadas da produção 
artístico-cultural.
4. Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, 
e escrita), corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos 
das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e par-
tilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes con-
textos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo.
5. Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comuni-
cação de forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas 
sociais (incluindo as escolares) para se comunicar, acessar e disseminar 
informações, produzir conhecimentos, resolver problemas e exercer pro-
tagonismo e autoria na vida pessoal e coletiva.
6. Valorizar a diversidade de saberes e vivências culturais e apropriar-se de 
conhecimentos e experiências que lhe possibilitem entender as relações 
próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao exercício da 
cidadania e ao seu projeto de vida, com liberdade, autonomia, consciência 
crítica e responsabilidade.
7. Argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para for-
mular, negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que 
respeitem e promovam os direitos humanos, a consciência socioambiental e 
o consumo responsável em âmbito local, regional e global, com posiciona-
mento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e do planeta.
8. Conhecer-se, apreciar-se e cuidar de sua saúde física e emocional, com-
preendendo-se na diversidade humana e reconhecendo suas emoções e 
as dos outros, com autocrítica e capacidade para lidar com elas.
9. Exercitar a empatia, o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação, 
fazendo-se respeitar e promovendo o respeito ao outro e aos direitos hu-
manos, com acolhimento e valorização da diversidade de indivíduos e de 
grupos sociais, seus saberes, identidades, culturas e potencialidades, sem 
preconceitos de qualquer natureza.
10. Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibili-
dade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princí-
pios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários.
Competências específicas
Estão listadas a seguir as competências específicas trabalhadas neste vo-
lume:
1. Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas intera-
ções e relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e co-
letivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioam-
bientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e global.
2. Analisar e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do 
Cosmos para elaborar argumentos, realizar previsões sobre o funciona-
mento e a evolução dos seres vivos e do Universo, e fundamentar e defen-
der decisões éticas e responsáveis.
3. Investigar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento cien-
tífico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimen-
tos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções 
que considerem demandas locais, regionais e/ou globais, e comunicar 
suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos 
e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e 
comunicação (TDIC).
Habilidades
As habilidades trabalhadas neste volume são:
(EM13CNT101) Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de 
aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas 
que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para reali-
zar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em pro-
cessos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso cons-
ciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
(EM13CNT103) Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para 
avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de 
uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na gera-
ção de energia elétrica. 
(EM13CNT104) Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, con-
siderando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais 
e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se cri-
ticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e 
descartes responsáveis.
(EM13CNT105) Analisar os ciclos biogeoquímicos e interpretar os efeitos de fe-
nômenos naturais e da interferência humana sobre esses ciclos, para promover 
ações individuais e/ou coletivas que minimizem consequências nocivas à vida.
(EM13CNT106) Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, 
tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, 
o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a 
disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, 
as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os im-
pactos socioambientais e culturais.
(EM13CNT107) Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funciona-
mento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, trans-
formadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise 
dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou 
sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem 
a sustentabilidade.
(EM13CNT203) Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e 
seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos 
de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transfe-
rências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, 
com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de 
simulação e de realidade virtual, entre outros).
(EM13CNT205) Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades expe-
rimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções 
de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
(EM13CNT206) Discutir a importância da preservação e conservação da biodi-
versidade, considerando parâmetros qualitativos e quantitativos, e avaliar os 
efeitos da ação humana e das políticas ambientais para a garantia da susten-
tabilidade do planeta.
(EM13CNT301) Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimati-
vas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos 
explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e jus-
tificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma pers-
pectiva científica.
(EM13CNT302) Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resul-
tados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando 
textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, 
por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação 
e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno 
de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
(EM13CNT303) Interpretar textos de divulgação científica que tratem de te-
máticas das Ciências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, conside-
rando a apresentação dos dados, tanto na forma de textos como em equa-
ções, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos argumentos e a coerência das 
conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontesconfiáveis de 
informações.
(EM13CNT304) Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação 
de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias 
do DNA, tratamentos com células-tronco, neurotecnologias, produção de 
tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com 
base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo 
diferentes pontos de vista.
(EM13CNT306) Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando 
conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamen-
tos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à inte-
gridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de 
dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações 
de tais riscos.
(EM13CNT307) Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequa-
ção de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas 
ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando 
seu contexto local e cotidiano.
(EM13CNT308) Analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou ele-
trônicos, redes de informática e sistemas de automação para compreender as 
tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos.
(EM13CNT309) Analisar questões socioambientais, políticas e econômicas re-
lativas à dependência do mundo atual com relação aos recursos fósseis e 
discutir a necessidade de introdução de alternativas e novas tecnologias ener-
géticas e de materiais, comparando diferentes tipos de motores e processos 
de produção de novos materiais.
(EM13CNT310) Investigar e analisar os efeitos de programas de infraestrutura 
e demais serviços básicos (saneamento, energia elétrica, transporte, teleco-
municações, cobertura vacinal, atendimento primário à saúde e produção de 
alimentos, entre outros) e identificar necessidades locais e/ou regionais em 
relação a esses serviços, a fim de promover ações que contribuam para a me-
lhoria na qualidade de vida e nas condições de saúde da população.
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SUMÁRIO
SUMÁRIO
SUMÁRIO
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Capítulo 1 – Água em ambientes 
naturais e urbanos: usando 
a ciência para cuidar do planeta .......... 12
Atividade 1 – Rios voadores .................................. 13
1.1 Reservatórios de água .................................... 15
1.2 A água nos seres vivos ................................... 15
1.3 A movimentação da água em 
diversos ambientes ......................................... 18
1.4 Ciclo da água ................................................. 20
1.5 Utilizando parâmetros de qualidade para 
uma análise sociocientífica.............................. 22
Atividade 2 – Qualidade da água de sua cidade .... 25
1.6 A importância do oxigênio dissolvido na água .. 26
1.7 Equilíbrio químico ........................................... 27
Atividade 3 – Solubilidade e equilíbrio químico ...... 28
Atividade 4 – Escala de pH ................................... 38
Capítulo 2 – Aquecimento global: 
discutindo uma questão sociocientífica .. 42
Atividade 1 – A Curva de Keeling e o ciclo 
do carbono ........................................................... 42
2.1 O ciclo do carbono ......................................... 46
2.2 Interferência humana no ciclo 
do carbono .................................................... 48
2.3 O efeito estufa ............................................... 49
2.4 O aquecimento global .................................... 49
Atividade 2 – Controvérsias em torno do 
aquecimento global ............................................... 52
Capítulo 3 – Impactos humanos 
nos ciclos do nitrogênio, fósforo, 
potássio e enxofre ...................................... 54
Atividade 1 – As fronteiras planetárias ................... 54
3.1 Ciclo do nitrogênio ......................................... 57
3.2 Ciclo do fósforo .............................................. 60
3.3 Ciclo do potássio ............................................ 62
Atividade 2 – Chuva ácida .................................... 62
3.4 Ciclo do enxofre ............................................. 63
3.5 O uso de agrotóxicos ..................................... 64
Atividade 3 – Analisando o uso 
de agrotóxicos ...................................................... 65
Questões de exames ............................................. 67
Ciclos biogeoquímicos: um olhar sociocientífico
Capítulo 4 – Previsão, incerteza 
e prevenção: o novo normal ................... 70
Atividade 1 – Pensando sobre saúde e doença ....... 70
4.1 Saúde e doença ............................................. 72
4.2 Epidemias e pandemias ao longo da história ... 73
Atividade 2 – Análise da doença do mosaico 
do tabaco ............................................................. 75
4.3 Fundamentos da Virologia .............................. 76
Novo mundo em uma era de pandemias
4.4 Fundamentos de Epidemiologia....................... 80
Atividade 3 – Analisando as doenças causadas 
por coronavírus ..................................................... 83
4.5 Equipamentos de proteção e comportamentos 
de segurança ................................................. 85
Atividade 4 – Doenças emergentes 
e reemergentes ..................................................... 87
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Capítulo 6 – Geração de energia 
elétrica e fenômenos magnéticos .......... 114
Atividade 1 – Tipos de energia no cotidiano ........... 114
6.1 A energia elétrica ........................................... 115
Atividade 2 – Energia envolvida na queda de 
um objeto ............................................................. 116
6.2 Energia associada à altura de um objeto ......... 117
6.3 Energia envolvida no movimento de um objeto .. 119
6.4 Conservação da energia ................................. 119
Atividade 3 – Transformações de energia em 
queda-d'água ....................................................... 120
6.5 Transformações de energia em uma 
usina hidrelétrica ............................................ 121
6.6 Diversificando a matriz elétrica ....................... 123
6.7 Ímãs e campos magnéticos ............................. 124
Atividade 4 – Eletricidade e magnetismo ................ 127
6.8 A origem do campo magnético ....................... 128
6.9 Ação da força magnética sobre 
partículas carregadas ..................................... 129
Atividade 5 – Induzindo correntes elétricas ............. 132
6.10 Indução eletromagnética .............................. 133
Energia e sociedade
Referências bibliográficas comentadas ... 160
Capítulo 7 – Energia elétrica: 
distribuição, consumo e tecnologias 
de automação ............................................... 137
7.1 Materiais condutores, maus condutores 
e semicondutores............................................ 137
Atividade 1 – Transformações de energia em 
um circuito elétrico ................................................ 141
7.2 Elementos de um circuito elétrico 
e a corrente elétrica ........................................ 142
7.3 Movimentando os elétrons .............................. 144
7.4 Resistindo ao movimento dos elétrons ............. 144
7.5 Energia e potência .......................................... 147
7.6 Circuitos elétricos residenciais ......................... 149
7.7 Transformações de energia em 
alguns aparelhos ............................................ 150
Atividade 2 – Automatização da iluminação 
pública ................................................................. 152
7.8 Sistemas automatizados ................................. 154
7.9 Eletrodomésticos na internet ......................... 156
Questões de exames ............................................. 158
Capítulo 5 – Imunização 
e medicamentos ...........................................88
5.1 Fundamentos de Imunologia ........................... 88
Atividade 1 – Analisando a resposta imune 
ao SARS-CoV-2 .................................................... 94
5.2 Serviços básicos de atendimento à saúde ........ 95
Atividade 2 – Debatendo as previsões 
epidemiológicas .................................................... 96
Atividade 3 – Analisando o retorno do sarampo 
no Brasil ............................................................... 99
5.3 Desenvolvimento de um medicamento ............. 101
Atividade 4 – Cromatografia em papel: separando 
os pigmentos das folhas verdes .............................. 103
Atividade 5 – Plantas medicinais tradicionais .......... 106
Atividade 6 – Analisando fake news ...................... 108
Questões de exames ............................................. 110
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• Como as atividades da sociedade 
interferem nos ciclos biogeoquímicos? 
• Pense no átomo de fósforo no texto de 
abertura. Como o modo de vida atual tem 
impacto no ciclo do fósforo ou em outros 
ciclos da matéria?
• Que ações humanas têm contribuído para 
alterar o equilíbrio observado na natureza?
O jequitibá-rosa (Cariniana legalis) é considerado uma das maiores árvores nativas do Brasil. Pode atingir até 50 metros 
de altura e tronco de até 7 metros de diâmetro. É a árvore-símbolo dos estados de São Paulo e do Espírito Santo.
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Ciclos biogeoquímicos: um olhar sociocientíficoImagine um átomo de fósforo (P) no interior de rochas calcárias que 
se formaram no início da Era Paleozoica. Milhões de anos se passa-
ram e esse átomo se manteve inalterado. Porém, um jequitibá-rosa, ao 
crescer, abriu uma fenda no solo para facilitar a absorção de nutrien-
tes. Com o passar do tempo, a rocha que continha o átomo de fósforo 
se desgastou. O átomo foi liberado no solo e absorvido pela planta. No 
jequitibá, ele passou a constituir uma flor e, posteriormente, parte de 
sua semente. Essa semente foi consumida por um macaco que procura-
va alimento. Assim, em alguns meses, aquele átomo de fósforo passou 
a fazer parte de um símio.Esse exemplo nos ajuda a pensar na regularidade observada no pla-
neta Terra: os átomos que constituem o solo, a atmosfera, os corpos de 
água e os seres vivos estão em constante processo de ciclagem, central 
para o equilíbrio encontrado na natureza. 
Assim como na história do átomo de fósforo, a natureza tem formas 
de manter o equilíbrio. Esperamos que você, como estudante, cons-
trua um posicionamento crítico diante de dados e informações sobre 
a conservação ambiental divulgados em diversas mídias. Discutiremos 
a poluição das águas, o aquecimento global, o uso de fertilizantes e 
agrotóxicos, entre outros temas.
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Competências gerais: 1, 2, 4, 7, 9 e 10 Competências específicas: 1, 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT105), (EM13CNT203), (EM13CNT301), 
(EM13CNT302), (EM13CNT303), (EM13CNT307) e (EM13CNT310)
1
Água em ambientes naturais e 
urbanos: usando a ciência para 
cuidar do planeta
Neste capítulo, vamos estudar o ciclo da água como uma questão sociocientífica. A sociedade atual tem 
afetado diretamente o ciclo da água na natureza. Historicamente, muitas cidades brasileiras formaram-se ao 
longo de rios. Outras, nas quais não há rios, têm lagos ou lagoas ou são banhadas pelo oceano Atlântico. A 
maioria desses corpos de água urbanos, no Brasil, está poluída em consequência do lançamento de esgotos 
domésticos e/ou industriais.
Vamos analisar a qualidade da água e o que podemos fazer para melhorá-la. Isso é de vital importância para 
a melhoria da qualidade de vida de cada cidadão e para a sobrevivência do planeta.
Assim, vamos relembrar alguns conceitos importantes, como o de solubilidade de gases em líquidos 
(pois sem oxigênio dissolvido na água não é possível a existência de peixes e outros animais e vegetais) e o 
de pH, um importante indicador da ocorrência de mudanças na qualidade da água. Além disso, estudaremos 
alguns parâmetros físico-químicos e biológicos, como a turbidez e os coliformes, que nos permitem abordar 
o problema da qualidade da água do ponto de vista científico (figura 1.1).
 # Figura 1.1 – O gerenciamento de resíduos e efluentes é de fundamental importância para o controle de fontes 
poluidoras da água. Na imagem, córrego Riacho dos Machados, SP, 2018.
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12 Cap’tulo 1
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Uma notícia publicada no site do Fundo Brasileiro para a Biodiversidade (Funbio) afirma que: 
Cerca de 70% das chuvas que caem sobre outras regiões do Brasil têm influência da Floresta Amazônica.
FUNDO BRASILEIRO PARA A BIODIVERSIDADE (FUNBIO). 
Rios voadores, 6 nov. 2018. Disponível em: https://www.funbio.org.br/ 
rios-voadores/. Acesso em: 9 jul. 2020.
MATERIAL
Acesso ao documentário Rios voadores da Amazônia: sem floresta não tem água (Alemanha/Brasil: GIZ Brasil, 
2018. 23 min). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v50Mwo5PVB0ro. Acesso em: 9 jul. 2020.
O QUE FAZER
1. Em grupo, elaborem uma hipótese para explicar como é possível a Floresta Amazônica influenciar, em
cerca de 70%, o regime de chuvas do Brasil.
2. Apresentem a hipótese de seu grupo para a turma e ouçam as dos outros grupos. As hipóteses apresen-
tadas pelos demais grupos são semelhantes à elaborada por seu grupo? Caso sejam distintas, em que
diferem?
3. Vocês conhecem a expressão “rios voadores”? O que seriam?
4. Leiam o trecho de texto a seguir e anotem as dúvidas no caderno.
Fen™meno dos rios voadores
Os rios voadores são “cursos de água atmosféricos”, formados por massas de ar carregadas de vapor 
de água, muitas vezes acompanhados por nuvens, e são propelidos pelos ventos [figura 1.2]. Essas cor-
rentes de ar invisíveis passam em cima das nossas cabeças, carregando umidade da bacia Amazônica 
para o Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil.
Essa umidade, nas condições meteorológicas propícias, como uma frente fria vinda do sul, por exem-
plo, se transforma em chuva. É essa ação de transporte de enormes quantidades de vapor de água pelas 
correntes aéreas que recebe o nome de rios voadores – um termo que descreve perfeitamente, mas em 
termos poéticos, um fenômeno real que tem um impacto significante em nossas vidas.
Como acontece esse fenômeno? A Floresta Amazônica funciona como uma bomba d’água. Ela puxa 
para dentro do continente a umidade evaporada do oceano Atlântico e carregada pelos ventos alísios. 
Ao seguir terra adentro, a umidade cai como chuva sobre a floresta. Pela ação da evapotranspiração 
das árvores sob o sol tropical, a floresta devolve a água da chuva para a atmosfera na forma de vapor 
de água. Dessa forma, o ar é sempre recarregado com mais umidade, que continua sendo transportada 
rumo ao oeste para cair novamente como chuva mais adiante.
Propelidos em direção ao oeste, os rios voadores (massas de ar) recarregados de umidade – boa 
parte dela proveniente da evapotranspiração da floresta – encontram a barreira natural formada 
pela cordilheira dos Andes. Eles se precipitam parcialmente nas encostas leste da cadeia de monta-
nhas, formando as cabeceiras dos rios amazônicos. Porém, barrados pelo paredão de 4 000 metros 
de altura, os rios voadores, ainda transportando vapor de água, fazem a curva e partem em direção 
ao sul, rumo às regiões Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil e aos países vizinhos [como Paraguai 
e Argentina].
É assim que o regime de chuva e o clima do Brasil se devem muito a um acidente geográfico [os Andes] 
localizado fora do país! A chuva, claro, é de suma importância para nossa vida, nosso bem-estar e para 
a economia do país. Ela irriga as lavouras, enche os rios terrestres e as represas que fornecem nossa 
energia. [...]
Rios voadores
INVESTIGAÇÃO
13Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planetaG U
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Por incrível que pa-
reça, a quantidade de 
vapor de água evapo-
rada pelas árvores da 
Floresta Amazônica 
pode ter a mesma 
ordem de grandeza, 
ou mais, que a va-
zão do rio Amazonas 
(200 000 m3/s), tudo 
isso graças aos ser-
viços prestados da 
floresta.
Estudos promovi-
dos pelo INPA [Ins-
tituto Nacional de 
Pesquisas da Ama-
zônia] já mostraram 
que uma árvore com 
copa de 10 metros de 
diâmetro é capaz de 
bombear para a at-
mosfera mais de 300 
litros de água, em 
forma de vapor, em 
um único dia – ou 
seja, mais que o do-
bro da água que um 
brasileiro usa diaria-
mente! Uma árvore 
maior, com copa de 
20 metros de diâ-
metro, por exemplo, 
pode evapotrans-
pirar bem mais de 
1 000 litros por dia. 
Estima-se que haja 
600 bilhões de ár-
vores na Amazônia: 
imagine então quan-
ta água a floresta 
toda está bombean-
do a cada 24 horas!
Todas as previsões indicam alterações importantes no clima da América do Sul em decorrência da substi-
tuição de florestas por agricultura ou pastos. Ao avançar cada vez mais por dentro da floresta, o agronegócio 
pode dar um tiro no próprio pé com a eventual perda de chuva imprescindível para as plantações.
O Brasil tem uma posição privilegiada no que diz respeito aos recursos hídricos. Porém, com o aquecimen-
to global e as mudanças climáticas, que ameaçam alterar regimes de chuva em escala mundial, é hora de 
analisarmos melhor os serviços ambientais prestados pela Floresta Amazônica antes que seja tarde demais.
EXPEDIÇÃO RIOS VOADORES. Fenômeno dos rios voadores. Disponível em: http://riosvoadores.com.br/o-
projeto/fenomeno-dos-rios-voadores/#prettyphoto[post-65]/0. Acesso em: 9 jul. 2020.
REFLEXÃO
 1. O que são rios voadores? O texto forneceu evidências para validar ou refutar as hipóteses do grupo?
 2. Assistam ao documentário Rios voadores da Amazônia: sem floresta não tem água.
 3. O documentário forneceu evidências para validar ou refutar as hipóteses do grupo? Se sim, quais?
 # Figura 1.2 Ð Caminhos dos rios voadores.
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Na faixa equatorial 
do oceano Atlântico 
ocorre intensa 
evaporação. É lá que 
o vento carrega-se de 
umidade.
A intensa 
evapotranspiração e 
condensação sobre 
a Amazônia produz 
a sucção dos alíseos, 
bombeando esses 
ventos para o interior 
do continente, 
gerando chuvas e 
fazendo mover os rios 
voadores.
Essa umidade avança em sentido oeste até 
atingir a cordilheira dos Andes. Durante 
essa trajetória, o vapor de água sofre uma 
recirculação ao passar sobre a floresta.
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Quando a 
umidade 
encontra a 
cordilheira 
dos Andes, 
parte dela 
se precipita 
novamente, 
formando as 
cabeceiras 
dos rios da 
Amazônia.
4
A umidade que atinge a região 
andina em parte retorna 
ao Brasil por meio dos rios 
voadores e pode precipitar em 
outras regiões.
5
Na fase final, os rios voadores ainda podem 
alimentar os reservatórios de água do Sudeste 
e da região Sul, dispersando-se pelos países 
fronteiriços, como Paraguai e Argentina. 
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14 Cap’tulo 1
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 Reservatórios de água
Uma molécula de água é constituída de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. É uma substância essen-
cial para os processos bioquímicos e pode ser encontrada em muitos lugares do planeta (fi gura 1.3).
A hidrosfera, região do planeta onde existe água, é formada por rios, lagos, oceanos, água subterrânea, 
calotas polares e geleiras, além de vapor de água, que forma nuvens e chuva. O ciclo da água seria mais bem 
compreendido se falássemos em “ciclos” da água. A água está em movimento constante não apenas nos cursos 
de água ou nos oceanos, mas também no solo, no ar e no interior dos seres vivos.
Observe, no quadro 1.1, o tempo médio que uma 
molécula de água permanece nos principais reserva-
tórios de água da Terra, considerando desde o interior 
de um ser vivo até o fundo dos oceanos.
A seguir, veremos como a água fl ui entre esses re-
servatórios, começando pelos seres vivos. 
 A água nos seres vivos
A maioria dos seres vivos preci-
sa de um suprimento de água para 
sobreviver. As células humanas, por 
exemplo, são compostas, em média, 
de mais de 70% de água. No cor-
po humano, o percentual de água 
varia de acordo com a idade e com 
as estruturas, como órgãos ou teci-
dos. Pulmões, fígado, rins e sangue 
apresentam alto percentual de água. 
Ossos, por sua vez, têm em média 
apenas 22% dessa substância (fi gu-
ra 1.4).
# Figura 1.3 – Sem a água 
(H2O), a vida como a 
conhecemos não seria 
possível na Terra. Na 
foto, Parque Nacional do 
Iguaçu, PR, 2019.
# Quadro 1.1 – Tempo médio que 
uma molécula de água permanece 
em alguns reservatórios.
Quanto de água há em
algumas partes do corpo Nosso corpo Ž
sangue
70%
‡gua
linfa
ossos
articulações
pulmões
músculos
rins
pele
cérebro
coração
fígado
# Figura 1.4 – O percentual 
de água varia em órgãos e 
estruturas do corpo humano. 
Os elementos não estão 
representados em proporção. 
Cores fantasia.
Reservatório Tempo médio de permanência
Organismos vivos 1 semana
Atmosfera 1,5 semana
Rios 2 semanas
Lagos 10 anos
Oceanos 4 mil anos
Geleiras De 1 000 a 10 mil anos
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15Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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O percentual de água no organismo diminui com a idade. Ele fi ca entre 75% e 80% de 0 a 2 anos de idade. 
A partir dos 60 anos, fi ca em torno de 50% (fi gura 1.5).
# Figura 1.5 – O 
percentual de água 
também varia 
com a idade. Os 
elementos não estão 
representados em 
proporção. Cores 
fantasia.
0 a 2 anos
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2 a 5 anos 5 a 10 anos 10 a 15 anos 15 a 20 anos
60 anos ou 140 a 60 anos20 a 40 anos
A água do corpo de seres humanos e 
de outros seres vivos está em constante 
movimento, entrando e saindo dos orga-
nismos continuamente (fi gura 1.6).
Cerca de 20% da água sai do corpo 
pela transpiração e 15% pela respiração. 
O restante, aproximadamente 65%, é eli-
minado por meio da urina e das fezes. 
Esses valores podem variar conforme as 
características de cada organismo e a 
quantidade de atividade física realizada. 
Para repor a água perdida pelo metabo-
lismo, é importante beber pelo menos 
2 litros de água ao longo do dia.
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# Figura 1.6 – Fluxo de entrada e 
saída de água no corpo humano. Os 
elementos não estão representados 
em proporção. Cores fantasia.
respiração
ingestão de água, 
outros líquidos e 
alimentos
urina e fezes
transpiração
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Cerca de metade da água do organismo é obtida pela ingestão direta ou de outros líquidos, como um copo 
de suco. O restante é produzido em nossas células como produto da respiração celular (14%) ou por meio do 
consumo de alimentos (39%). Grande parte da água que ingerimos é proveniente dos alimentos, especialmente 
vegetais. O tomate, por exemplo, é composto de 94% de água. Observe a seguir o percentual de água em ou-
tros alimentos (fi gura 1.7).
Percentual de água em cada alimento
macarrão 4% manteiga 12%
mel 20% carne crua bovina 60%
carne crua de frango 72% maçã 85%
cenoura 90% alface 95%
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# Figura 1.7 – Percentual 
de água de cada 
alimento. Os elementos 
não estão representados 
em proporção. 
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Relacione a atividade metabólicaà demanda de água em diversos órgãos e estruturas do corpo humano.
2. Faça uma pesquisa e explique por que a proporção de água no corpo diminui à medida que as pessoas envelhecem.
3. Retome o quadro 1.1 e observe o tempo de permanência da água em alguns tipos de reservatório. Elabore uma 
hipótese para explicar o motivo pelo qual a molécula de água permanece mais tempo em reservatórios como la-
gos, oceanos e geleiras e menos tempo em organismos, na atmosfera e em rios.
4. De que formas o ser humano participa do processo de ciclagem da água na natureza?
Elaborado com base em: 
TABELA BRASILEIRA 
DE COMPOSIÇÃO DE 
ALIMENTOS. Disponível 
em: http://www.tbca.net.
br/base-dados/busca_
componente.php. Acesso 
em 22 set. 2020. 
17Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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 A movimentação da água em diversos ambientes
Pensemos agora nos oceanos, no solo e no ar. A ciclagem da água também é constante nesses meios. Nos 
oceanos, a água movimenta-se por meio das correntes marítimas. Essas correntes formam massas de água que 
têm temperatura, nutrientes e salinidade próprios, distintos dos das águas por onde passam. Há vários fatores 
envolvidos na formação das correntes marítimas, especialmente a infl uência dos ventos e a inércia causada pelo 
movimento de rotação da Terra.
A água líquida que compõe os oceanos permite que o calor se distribua pelo planeta por meio das correntes marí-
timas, que transportam energia térmica dos trópicos para as regiões de maior latitude do globo terrestre (fi gura 1.8).
C. do Pacífico Norte
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C. Norte-Equatorial
C. Norte-Equatorial
C. Norte-Equatorial
C. Sul-Equatorial
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C. das Guianas
C. da Guiné
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C. das Monções
C. de B
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C. do Japão
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C. Antártica
C. Antártica
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Círculo Polar Antártico
Trópico de Câncer
Trópico de Capricórnio
Equador
0º
0º
Círculo Polar Ártico
Correntes marítimas
Quentes
Frias M
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0 2250
km
# Figura 1.8 – As principais correntes marítimas.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Clima e correntes mar’timas. Disponível em: https://
atlasescolar.ibge.gov.br/images/atlas/mapas_mundo/mundo_clima_e_correntes_maritimas.pdf. Acesso em: 16 abr. 2020.
Mapa-múndi – Principais correntes marítimas
As correntes marítimas quentes originam-se em áreas da Zona intertropical ou das zonas tórridas da Terra, 
que se deslocam em direção às Zonas temperadas e frias, como a Corrente do Golfo. As correntes frias, por sua 
vez, podem originar-se de altas latitudes, como a Corrente do Peru, ou de grandes profundidades, em direção à 
superfície, como a Corrente do Labrador.
Diferentemente das marés, que apresentam efeitos visíveis e chamativos, as correntes marítimas passam des-
percebidas. Porém, são elas o grande motor de movimentos permanentes no interior dos oceanos. As marés 
deslocam partículas líquidas a longas distâncias, mas têm um poder de transporte limitado.
As correntes marítimas desempenham um importante papel na distribuição da energia térmica, na forma de 
calor, pelo globo terrestre. A corrente do Golfo é responsável pelos invernos muito menos rigorosos na Europa 
do que na América do Norte. Essa corrente transporta energia na forma de calor dos trópicos e do Caribe para o 
continente europeu. Como a América do Norte não recebe a energia térmica da corrente do Golfo, no inverno, 
cidades estadunidenses e canadenses apresentam temperaturas médias muito mais baixas do que cidades euro-
peias situadas na mesma latitude. Assim, a movimentação da água no planeta, além de garantir o movimento 
de moléculas de água, transporta energia térmica.
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AQUÍFERO GUARANI
camada 
vegetal facilita
absorção da água
camada de solo
lençol freático
rocha porosa
granito impermeável
granito impermeável
aquífero Guarani
0 m
400 m
depósito
de basalto
1 000 m
aquífero
Guarani
aquífero confi nado
As áreas de afl oramento dos arenitos de Botucatu e 
Piramboia estão situadas na Baixada Serrana. É um 
ponto muito vulnerável do aquífero Guarani que 
requer cuidado do solo para evitar processos 
erosivos e degradadores.
Em nosso país o aquífero se estende 
pelos estados de São Paulo, Goiás, 
Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, 
Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e 
Rio Grande do Sul.
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Outra forma de movimentação da molécula de água no ambiente ocorre por meio dos lençóis freáticos. 
Grande parte da água potável ou de irrigação retirada de poços artesianos provém de reservatórios de água 
subterrânea ou aquíferos.
A formação de um aquífero se dá em pelo menos duas etapas. A primeira é a criação das condições geológicas que 
permitem a infi ltração e o armazenamento de água. A segunda é o preenchimento do reservatório pela água, que 
não fi ca inerte. No subterrâneo, a água se movimenta todos os dias.
Fatores como a porosidade e a permeabilidade intergranular da rocha são determinantes para o movimento da 
água no interior do aquífero e a qualidade da água nele armazenada. Esses fatores decorrem da origem geológica 
do aquífero, que pode ser fl uvial, lacustre, eólica, glacial e aluvial (rochas sedimentares), vulcânica (rochas fratura-
das) e metamórfi ca (rochas calcárias).
O aquífero Guarani é uma grande reserva de água subterrânea da América Latina que atravessa áreas do 
Brasil, da Argentina, do Uruguai e do Paraguai (� gura 1.9). Apesar de o grande potencial hídrico desse sistema 
ser conhecido há mais de um século, apenas a partir de 1996 pesquisadores compreenderam melhor suas reais 
dimensões e mapearam suas diversas unidades e conexões.
# Figura 1.9 – O aquífero Guarani é um dos maiores reservatórios de água subterrânea do mundo. Abrange regiões 
brasileiras, uruguaias, paraguaias e argentinas. Os elementos não estão representados em proporção. Cores fantasia.
O aquífero Guarani recebeu essa denominação em homenagem às populações indígenas que viveram na região, 
hoje restritas a pequenas áreas do Brasil. O potencial de captação de água potável desse aquífero é alto. No en-
tanto, essa captação é difi cultada pela existência de trechos com diferentes níveis de salinidade, como no Uruguai 
e na Argentina, e de regiões com quantidade de fl úor (F) acima do valor máximo permitido, como no Rio Grande 
do Sul. Apesar disso, a maior parte dele é formada por água potável. Um dos grandes problemas enfrentados no 
aquífero é a exploração ilegal, por meio de captações clandestinas. 
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. De que maneira as correntes marítimas e os aquíferos participam da ciclagem da água no meio ambiente?
2. Explique a importância dos aquíferos para o ciclo da água.
3. Faça uma pesquisa sobre o aquífero Guarani. O que garante a potabilidade da água na maior parte de sua extensão?
50° O
0°
Equador
Trópico de
Capricórnio
OCEANO
ATLÂNTICO
OCEANO
PACÍFICO
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RR
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PARAGUAI
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Aquífero Guarani
0 915
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Banco de imagens/Arquivo da editora
19Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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 Ciclo da água
A água está em constante ciclagem no ambiente. O movimento da água é gerado pela energia que a Terra re-
cebe do Sol. À medida que a energia solar aquece as águas superfi ciais, o processo de evaporação é acelerado e 
a água que estava no estado líquido se transforma em vapor e vai ocupar o espaço com outras moléculas, como 
asde gás nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2) que compõem o ar atmosférico. O processo 
de evaporação é uma reação endotérmica, ou seja, absorve energia.
Os raios solares aquecem a superfície da Terra e elevam a temperatura do ar atmosférico, que tende a 
subir para camadas mais altas da atmosfera, carregando as partículas de água. Nessas camadas, correntes 
de ar atmosféricas carregam muitas dessas partículas de água para regiões mais frias, de maior latitude.
Ao encontrar correntes atmosféricas frias, cujas temperaturas são mais baixas, a água no estado gasoso 
resfria-se, perde energia e retorna ao estado líquido, formando as nuvens. O fenômeno da passagem da 
água do estado gasoso para o líquido é chamado condensação.
Com o passar do tempo, as nuvens vão fi cando mais concentradas e as pequenas gotículas de água começam 
a se juntar, formando gotas maiores. As nuvens passam a apresentar uma coloração cada vez mais intensa e 
escura e as correntes de ar já não as sustentam: a água cai em forma de chuva. Ao fenômeno da queda da chuva 
damos o nome de precipitação atmosférica.
Por meio dos ventos, as chuvas caem em diversas regiões do planeta e fornecem água para diversos reserva-
tórios. A água tem um papel fundamental para os seres vivos. No solo, por exemplo, dissolve nutrientes que são 
absorvidos pelas plantas e aumenta a umidade, possibilitando a sobrevivência de microrganismos.
precipitação
vapor transportado 
para terra fi rme
precipitação
evaporação
fl uxo subterrâneo
transpiração
evapotranspiração
O ciclo da água tem importante papel na distribuição de energia na forma de calor pelo globo terrestre. A 
evaporação da água absorve energia e resfria os trópicos. As correntes de ar atmosféricas carregam esse vapor 
para regiões mais frias, de maior latitude, onde a condensação do vapor, processo que libera energia, forma as 
nuvens. Assim, além da energia recebida diretamente do Sol, as regiões de maior latitude recebem e perdem ca-
lor por meio dos processos de evaporação e condensação. Cerca de 17% da energia solar recebida nos trópicos 
é transportada pelo vapor de água para as regiões mais frias da Terra.
No ciclo da água (fi gura 1.10), parte da água presente no solo entra no sistema vascular das plantas pelas 
raízes. Parte da água é utilizada em seu metabolismo e o restante é armazenado ou liberado para a atmosfera 
por meio da transpiração. Esse processo consiste na liberação da água, na forma de vapor, pelos estômatos 
das folhas. Dessa forma, parte da água da chuva que precipitou no solo e foi absorvida pelas raízes das plan-
tas retorna para a atmosfera. Ela pode retornar também por evaporação da água que permanece no solo. 
A evapotranspiração é o processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação da 
água do solo e da vegetação úmida e por transpiração das plantas.
A água do solo também pode penetrar no subsolo e nas rochas, formando reservatórios subterrâneos de água, 
como lençóis freáticos e aquíferos. O subsolo e as rochas podem ter fi ssuras e poros que resultam em afl oramen-
tos de água subterrânea conhecidos como nascentes.
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# Figura 1.10 – Esquema do ciclo da água. 
Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
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A água também pode ser encontrada na forma sólida 
nas geleiras e na neve. Com o derretimento das geleiras 
e da neve, ela volta ao estado líquido e pode perma-
necer no solo ou em reservatórios naturais, como rios, 
lagos, lençóis freáticos e oceanos. 
A cada ano, cerca de 3,6 3 1016 quilogramas de vapor 
de água evaporam dos oceanos, são transportados para 
outras regiões da Terra e precipitam na forma de chuva ou 
neve. As precipitações são importantes para a manutenção 
da umidade do solo e do fl uxo de rios e lençóis freáticos. 
Elas são responsáveis, direta ou indiretamente, pelo retor-
no da água para os oceanos. 
O ciclo da água também pode infl uenciar outros ciclos 
na natureza. Os elementos que circulam no solo, na at-
mosfera, na água e nos seres vivos passaram ou passa-
rão, em algum momento, pelos oceanos. Esses elemen-
tos chegam aos oceanos, principalmente, por meio dos 
rios e boa parte se deposita no fundo. Os sedimentos 
dos fundos oceânicos podem permanecer ali por milha-
res de anos e participar de novos ciclos biogeoquímicos.
Interferências humanas no ciclo da água
Os seres humanos exercem um impacto direto no ciclo da água. A primeira forma de interferência é o desen-
volvimento de tecnologias que buscam aumentar as fontes de recursos hídricos, como a perfuração de poços 
para a obtenção de água subterrânea, o armazenamento de água pluvial e a dessalinização (fi gura 1.11). Em-
bora a busca por água potável seja contínua ao longo da história do ser humano, seu suprimento ainda é um 
grande desafi o para as sociedades atuais.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Ao longo do ciclo da água, ocorrem, de forma 
direta e/ou indireta, algumas mudanças de es-
tado físico. Quais são elas? Defi na cada uma 
e explique em que situação elas ocorreram no 
ciclo da água.
2. No ciclo da água, observamos a evaporação e 
sua importância para a distribuição de água por 
todas as partes do planeta. A evaporação é um 
dos três tipos de vaporização. Quais são os ou-
tros dois? Em que os três tipos diferem?
3. De que maneira os ventos e a radiação solar 
participam do processo de evaporação no ciclo 
da água?
4. Retorne ao item 3 da Atividade 1 e reescreva um 
parágrafo relacionando os “rios voadores” ao 
ciclo da água.
5. Faça um desenho do ciclo da água em que 
sejam representados os diversos componentes 
envolvidos (seres vivos, ar, oceanos, solo), além 
dos rios voadores.
Poço simples: 
poço no qual a 
perfuração atinge 
o lençol freático. 
Sua profundidade 
chega a 20 
metros e é 
comum em 
residências da 
zona rural no 
Brasil. É o tipo 
de poço mais 
suscetível a 
contaminações 
vindas da 
superfície.
Poço 
semiartesiano:
poço que atinge 
reservas de água 
mais profundas, 
com perfurações 
que variam entre 
20 e 50 metros. 
A água é extraída 
por meio de um 
compressor de 
ar ou de uma 
bomba submersa.
Poço artesiano: 
poço mais 
profundo, que 
atinge entre 50 
e 2 mil metros 
(dependendo 
da formação 
geológica do 
solo). A água 
é captada de 
aquíferos e 
pode ou não ser 
necessária uma 
bomba submersa 
para extrair a 
água. 
TIPOS BÁSICOS DE POÇOS
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# Figura 1.11 – Tipos de poço. Os elementos não estão representados em proporção. Cores fantasia.
21Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Por que é tão difícil obter água, se sabemos que grande parte do planeta é constituída dessa substância?
De toda a água presente
no planeta Terra:
água
salgada
31,10%
96%
água doce
(gelo 1 líquida)
água doce
 líquida
água
subterrânea
água
superficial
97,5%
2,5%
68,9%
gelo,
calotas polares
4%
 # Figura 1.12 – Distribuição da água na Terra. Os elementos não estão representados em proporção. Cores fantasia.
Além da captação de água, o ciclo hídrico pode ser 
alterado pela construção de barragens, por desvios dos 
cursos de água e por sistemas de irrigação (figura 1.13).
 # Figura 1.13 – No Brasil, 70% da água é consumida 
diretamente em atividades do agronegócio, que 
representou, em 2019, 21% do Produto Interno Bruto 
(PIB) brasileiro. Primavera do Leste, MT, 2020.
O grande problema das interferências pelo sistema 
de irrigação na agricultura é o uso de água subterrâ-
nea. A água utilizada na irrigação, além de ser absorvi-
da pelas plantas, é perdida para a atmosfera por meio 
de evaporação e evapotranspiração, processos que 
têm se tornado cada vez mais intensos. Desse modo, 
com a menor quantidade de água superficial disponí-
vel para a irrigação e para os animais, a alternativa é 
utilizar água subterrânea. Porém, a água dos depósitos 
subterrâneostem sido utilizada mais rapidamente do 
que é capaz de se recompor, o que leva ao esgotamen-
to de reservatórios menos profundos e à perfuração 
de poços de maior profundidade. 
De acordo com a Organização das Nações Unidas 
(ONU), cerca de 3 bilhões de pessoas poderão sofrer 
com a falta de água em 2025. O Brasil tem o maior re-
servatório de água doce líquida do mundo. Apesar dis-
so, existem regiões ou cidades brasileiras que sofrem ou 
já sofreram com a falta de água. Por que isso acontece? 
A escassez de água em algumas regiões e cidades do 
Brasil pode ser explicada por um conjunto de fatores 
naturais, como o clima e o relevo. No entanto, tam-
bém pode ocorrer em virtude de desperdício, ausência 
de regulamentações para técnicas de reúso, desmata-
mento, crescimento desregulado de atividades agro-
pecuárias, uso intenso por indústrias, falta de plane-
jamento urbano para a drenagem de água e pouco 
investimento em infraestrutura e saneamento básico.
Por fim, um fator central que afeta a disponibilidade 
de água na natureza é a poluição, que torna a água 
imprópria para o consumo e outros usos. Para di-
mensionar esse impacto, vamos trabalhar com alguns 
parâmetros de análise da qualidade da água, que vão 
permitir que você avalie como está a água em sua co-
munidade e pense em soluções individuais e coletivas 
para os possíveis problemas identificados. 
 Utilizando parâmetros de qualidade para uma 
análise sociocientífica
Parâmetros de qualidade são indicadores que podem identificar a qualidade da água, detectando a presença 
de substâncias e microrganismos e observando suas propriedades físicas. Dependendo do uso da água, são acei-
tos diferentes valores para esses parâmetros.
Com o aumento da poluição das águas, a possibilidade de utilização para o consumo humano reduz-se. No 
Brasil, a preocupação em definir normas e padrões de qualidade da água começou no final da década de 1970, 
com o estabelecimento de uma portaria do Ministério da Saúde referente à água para consumo humano. 
Atualmente, tanto o Conselho Nacional de Meio Ambiente (Conama) como a Agência Nacional de Águas 
(ANA) são órgãos que buscam assegurar a qualidade da água, de acordo com a Política Nacional de Recursos Hí-
dricos (Lei n. 9 433, capítulo II, artigo 2o). Segundo esse artigo, tem-se por objetivo assegurar à atual e às futuras 
gerações água de qualidade, disponível em quantidade adequada, sabendo que é um recurso natural limitado e 
que se deve promover o desenvolvimento sustentável.
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Os valores-padrão de referência da qualidade da água são apresentados em diversas resoluções do Conama. 
A principal resolução que trata desse assunto é a Resolução n. 357, de 2005, na qual são definidos os padrões 
que devem ser observados em todo o país.
A primeira classificação que o Conama faz refere-se ao 
teor de sais dissolvidos na água, de forma a classificá-la 
em água doce, salina ou salobra. No artigo 2o, a resolu-
ção define que águas doces são águas com salinidade 
igual ou inferior a 0,5%; águas salobras são as com sali-
nidade superior a 0,5% e inferior a 30%; e águas salinas 
são as com salinidade igual ou superior a 30%.
Outra definição importante é a de ambientes lêntico e 
lótico. O ambiente lêntico refere-se à água parada, com 
movimento lento ou estagnado, como as águas de lagoas. 
Já o ambiente lótico é relativo a águas continentais mo-
ventes, como as águas dos rios (figura 1.14).
As águas são classificadas em classes de acordo com a qua-
lidade requerida para seus usos preponderantes. O quadro 
1.2 apresenta o resumo da Resolução n. 357 do Conama:
Classificação Classe Usos preponderantes
Águas doces
Especial
Águas destinadas ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção; à preservação 
do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e à preservação dos ambientes aquáticos em 
unidades de conservação de proteção integral.
1
Águas destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado; à 
proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário, como natação, esqui 
aquático e mergulho, conforme Resolução Conama n. 274, de 2000; à irrigação de hortaliças 
consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e sejam ingeridas cruas sem 
remoção de película; e à proteção das comunidades aquáticas em terras indígenas.
2
Águas destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional; à 
proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário, como natação, esqui 
aquático e mergulho, conforme Resolução Conama n. 274, de 2000; à irrigação de hortaliças, 
plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público 
possa vir a ter contato direto; e à aquicultura e à atividade de pesca.
3
Águas destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional 
ou avançado; à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; à pesca amadora; à 
recreação de contato secundário; e à dessedentação de animais.
4 Águas destinadas à navegação e à harmonia paisagística.
Águas 
salinas
Especial
Águas destinadas à preservação dos ambientes aquáticos em unidade de conservação de 
proteção integral e à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.
1
Águas destinadas à recreação de contato primário, conforme Resolução Conama n. 274, de 
2000; à proteção das comunidades aquáticas; à aquicultura; e à atividade de pesca.
2 Águas destinadas à pesca amadora e à recreação de contato secundário.
3 Águas destinadas à navegação e à harmonia paisagística.
Águas 
salobras
Especial
Águas destinadas à preservação dos ambientes aquáticos em unidade de conservação de 
proteção integral e à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.
1
Águas destinadas à recreação de contato primário, conforme Resolução Conama n. 257, 
de 2000; à proteção das comunidades aquáticas; à aquicultura e à atividade de pesca; 
ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; à 
irrigação de hortaliças consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e 
sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e à irrigação de parques, jardins, campos de 
esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto.
2 Águas destinadas à pesca amadora e à recreação de contato secundário.
3 Águas destinadas à navegação e à harmonia paisagística.
 # Quadro 1.2 – Resumo da Resolução n. 357, de 2005, do Conama.
 # Figura 1.14 – Águas paradas ou com movimento 
lento formam os chamados ambientes lênticos (a). 
Águas que têm movimento formam os chamados 
ambientes lóticos (b). 
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(a) (b)
23Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Para monitorar a qualidade da água, são analisados seus parâmetros físicos, químicos e biológicos. 
Como parâmetros físicos, podem ser mencionados temperatura, condutividade elétrica, sólidos totais (soma 
dos sólidos dissolvidos totais e dos sólidos suspensos totais), cor e turbidez.
Como parâmetros químicos, podem ser citados pH, oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio 
(DBO), demanda química de oxigênio (DQO), série de nitrogênio (orgânico, amoniacal, nitrato e nitrito), fósforo 
total, substâncias tensoativas, óleos e graxas, cianeto livre e fenóis totais. Além disso, é necessária a determinação 
da quantidade de diversas substâncias ou íons, como cloreto, sulfato total, sulfetos, magnésio, ferro dissolvido, 
cádmio total, arsênio total, chumbo total e mercúrio total.
Como parâmetros biológicos, podem ser destacados coliformes 
termotolerantes (também denominados coliformes fecais), colifor-
mes totaise estreptococos totais (figura 1.15).
Outra maneira de classificar as águas de acordo com sua quali-
dade é utilizar o Índice de Qualidade da Água (IQA). Esse índice, 
desenvolvido nos Estados Unidos, utiliza alguns parâmetros mais re-
presentativos para a caracterização da qualidade da água e atribui 
peso diferente a cada um deles. Esses parâmetros são: oxigênio dis-
solvido, coliformes termotolerantes, pH, DBO, nitrato, fosfato total, 
temperatura da água, turbidez e sólidos totais.
Os valores do IQA variam de 0 a 100, indicando, assim, níveis de 
qualidade distintos. O IQA considera o lançamento de esgotos do-
mésticos o fator que mais interfere na qualidade da água. Muitos 
estados brasileiros utilizam o IQA para a avaliação da qualidade da 
água, mas diferem quanto aos valores dos índices na classificação 
do nível de qualidade.
A utilização do IQA apresenta a vantagem de permitir a rápida 
visualização das áreas mais comprometidas, principalmente pelo 
lançamento de esgotos domésticos. Mapas como o das bacias hi-
drográficas das regiões do Brasil (figura 1.16) possibilitam avaliar a 
qualidade das águas de maneira mais geral.
 # Figura 1.15 – A quantidade de coliformes 
é um dos parâmetros biológicos 
utilizados para monitorar a qualidade da 
água. Na imagem, colônia de Escherichia 
coli, bactéria do grupo coliforme. 
Imagem obtida por microscópio 
eletrônico de varredura. Cores artificiais.
AGÊNCIA NACIONAL DE 
ÁGUAS. Conjuntura dos recursos 
hídricos do Brasil 2019: informe 
anual. Brasília: ANA, 2019. 
p. 29. Disponível em: http://
www.snirh.gov.br/portal/
snirh/centrais-de-conteudos/
conjuntura-dos-recursos-hidricos/
conjuntura_informe_anual_2019-
versao_web-0212-1.pdf. Acesso 
em: 7 jul. 2020.
 # Figura 1.16 – Valores médios 
de IQA em 2017.
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x 2 400
Equador
Trópico de Capricórnio 
OCEANO
ATLÂNTICO
OCEANO
PACÍFICO
50° O
0°
Ótima (80 a 100)
Boa (52 a 79)
Regular (37 a 51)
Ruim (20 a 36)
Péssima (0 a 19)
Índice de Qualidade
das Águas (IQA)
0 450
km
Índice de qualidade das águas no Brasil
24 Cap’tulo 1
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Um dos problemas da utilização do IQA é o fato de não 
existir o mesmo critério em todo o território brasileiro para 
classificar as águas. Com isso, uma água com IQA de 45, 
por exemplo, será considerada aceitável em São Paulo e na 
Bahia, mas ruim em Minas Gerais e no Rio Grande do Sul.
A resolução do Conama classifica as águas de acordo 
com o uso que a comunidade faz dela. Isso tem uma im-
plicação importante: se a população de determinada cida-
de utiliza a água de uma lagoa para ter contato primário 
(por exemplo, nadar, mergulhar e esquiar), o poder públi-
co deve assegurar que os parâmetros que comprometem 
a qualidade dessa água atinjam os valores necessários 
para que ela se enquadre, no mínimo, na classe 2. No 
entanto, isso nem sempre acontece. A lagoa da Pampu-
lha, cartão-postal da cidade de Belo Horizonte (MG), é um 
exemplo de lagoa utilizada para contato primário, isto é, 
classe 2, mas que tem padrões de qualidade de classe 3 ou 
até 4, dependendo da época do ano.
Portanto, para cada uso da água, os valores aceitá-
veis dos parâmetros podem ser diferentes. Vamos con-
siderar, por exemplo, a água doce. Observe, no qua-
dro 1.3, os valores indicados na resolução do Conama 
como permitidos para alguns parâmetros de acordo 
com a classe da água.
Parâmetro Unidade Classe 1 Classe 2 Classe 3
Oxigênio dissolvido (OD) mg/L 6 5 4
Demanda bioquímica 
de oxigênio (DBO)
mg/L Até 3 Até 5 Até 10
Turbidez
UNT (unidade nefelométrica 
de turbidez)
Até 40 Até 100 Até 100
pH – 6 a 9 6 a 9 6 a 9
Fósforo total 
(ambiente lêntico)
mg/L
0,020 0,030 0,050
Fósforo total 
(ambiente lótico)
0,025 0,050 0,075
Coliformes 
termotolerantes
Organismos/100 mL Até 200 Até 1 000 Até 2 500
 # Quadro 1.3 – Valores de alguns parâmetros de qualidade para água doce de acordo com a Resolução n. 357, de 2005, 
do Conama.
 1. Quais parâmetros são analisados para monitorar a qualidade da água?
 2. A seguir, apresentamos alguns parâmetros físicos de qualidade da água. Explique, no caderno, a que se 
refere cada um deles.
 a) condutividade elétrica b) sólidos totais c) turbidez
EXERCÍCIOS
Qualidade da água de sua cidade
INVESTIGAÇÃO
Nesta atividade, vocês vão eleger o principal cor-
po de água da cidade em que vivem. Um corpo de 
água pode ser representado por um rio, um lago 
ou águas subterrâneas. Lembrem-se de que, se vo-
cês moram em uma cidade litorânea, esse corpo de 
água pode ser o oceano.
Além disso, serão discutidos alguns critérios que 
podem ajudar a determinar a qualidade da água. 
Em atividades posteriores, vamos estudar alguns 
parâmetros com mais detalhes e vocês terão a opor-
tunidade de determinar os valores desses parâmetros 
no corpo de água que elegeram.
O QUE FAZER
 1. Conversem com os colegas e elejam o principal 
corpo de água da cidade. Tentem determinar a 
que bacia hidrográfica esse corpo de água per-
tence e obtenham um mapa de toda a bacia.
25Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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 A importância do oxigênio dissolvido na água
Um dos parâmetros de qualidade da água é o oxigênio dissolvido. Ele 
é essencial para a manutenção da vida nos cursos de água (figura 1.17). 
Do ponto de vista ecológico, o oxigênio dissolvido na água é uma 
variável extremamente importante, pois a maioria dos organismos ne-
cessita dessa substância para a respiração.
O oxigênio dissolve-se na água de duas maneiras. A primeira é por 
meio do contato da superfície da água com o ar atmosférico, que con-
tém 20,8% de oxigênio. Em áreas de maior movimentação da água, 
como em quedas de água e corredeiras, há, portanto, maior quantida-
de de oxigênio dissolvido. A segunda maneira, que produz a maior par-
te do oxigênio dissolvido na água, é a fotossíntese de plantas e algas.
A quantidade de oxigênio dissolvido depende da temperatura da 
água e da pressão atmosférica. Quanto maior a pressão, maior a 
dissolução desse gás. O quadro 1.4 mostra a variação de oxigênio 
dissolvido em função da temperatura e da altitude.
Temperatura (°C)
Altitude (m)
0 250 500 750 1 000
0 14,6 mg/L 14,2 mg/L 13,8 mg/L 13,6 mg/L 12,9 mg/L
2 13,8 mg/L 13,4 mg/L 13 mg/L 12,6 mg/L 12,2 mg/L
4 13,1 mg/L 12,7 mg/L 12,3 mg/L 12 mg/L 11,6 mg/L
6 12,5 mg/L 12,1 mg/L 11,7 mg/L 11,4 mg/L 11 mg/L
8 11,9 mg/L 11,5 mg/L 11,2 mg/L 10,8 mg/L 10,5 mg/L
10 11,3 mg/L 11 mg/L 10,7 mg/L 10,3 mg/L 10 mg/L
15 10,2 mg/L 9,9 mg/L 9,5 mg/L 9,3 mg/L 9 mg/L
20 9,2 mg/L 8,9 mg/L 8,6 mg/L 8,4 mg/L 8,1 mg/L
25 8,4 mg/L 8,1 mg/L 7,9 mg/L 7,6 mg/L 7,4 mg/L
30 7,6 mg/L 7,4 mg/L 7,2 mg/L 7 mg/L 6,7 mg/L
DERÍSIO, J. C. Introdução ao controle de poluição ambiental. 4. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. p. 69.
 # Quadro 1.4 – Teor de saturação do oxigênio dissolvido na água doce para diferentes temperaturas e altitudes.
 2. Informem-se se as águas desse local são conside-
radas doces, salinas ou salobras.
 3. Qual é o principal uso que a população da cidade 
faz da água desse corpo de água? Considerem 
os usos da água definidos na Resolução n. 357 
do Conama.
 4. De acordo com o uso, qual seria a classe da água 
do corpo de água escolhido por vocês?
 5. Descubram se há algum órgão responsável por 
monitorar a qualidade da água desse corpo. Pro-
curem informações sobre os valores dos diferen-
tes parâmetros de qualidade da água na página 
do órgão responsável e guardem esses dados 
para as próximas atividades.
 6. Pesquisem informações sobre o IQA desse corpo 
de água.
 7. Informem-se se há lançamento de esgotos do-
méstico e industrial nesse corpo de água.
 8. Verifiquem, também, se medidas vêm sendo to-
madas para tratar esgotos domésticos e indus-
triais antes de seu lançamento no corpo de água. 
Pesquisem a localização das possíveis estações e 
o tipo de tratamentofeito.
REFLEXÃO
 1. Após a coleta dos dados, reúnam 
os dados obtidos pela turma e 
elaborem um seminário para 
apresentar à comunidade escolar 
os dados obtidos da pesquisa.
 # Figura 1.17 – O oxigênio é essencial 
para a vida marinha. Na foto, peixes em 
Guarapari, ES, 2020.
Esta 
atividade 
pode ser 
feita em casa 
ou em um 
local com 
acesso à 
internet.
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 # Figura 1.18 – Perfil vertical de 
oxigênio dissolvido na água das 
lagoas Carioca, Bonita e D. Helvécio 
no verão de janeiro de 1976.
Outro fator que influencia na quantidade de oxigênio dissolvido é a profundidade do corpo de água. A figura 
1.18 mostra a variação da quantidade de oxigênio dissolvido de acordo com a profundidade para três lagoas diferentes.
Lagoa Carioca
(mg de O2/L)
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Lagoa Bonita
(mg de O2/L)
Lagoa D. Helvécio
(mg de O2/L)
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2
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Existem vários fatores que podem levar à diminuição da quantidade de oxigênio dissolvido na água. Um dos 
principais, o lançamento de esgotos domésticos nos corpos de água, pode reduzir a quantidade desse gás dis-
solvido na água principalmente por dois fatores:
1o) a quantidade de matéria orgânica a ser decomposta aumenta com o lançamento de esgotos, o que, con-
sequentemente, eleva o consumo de oxigênio da água;
2o) a quantidade de microrganismos que utilizam a matéria orgânica disponível no esgoto como nutriente 
também aumenta. 
 Equilíbrio químico
Antes de analisar o próximo parâmetro importante 
na determinação da qualidade da água, precisamos 
conhecer o conceito de equilíbrio químico.
Quando pensamos nas transformações químicas, 
de um modo mais simples, poderíamos considerar 
que, se misturados nas proporções adequadas, todos 
os reagentes se convertem em produtos. No entan-
to, há transformações nas quais coexistem reagentes 
e produtos mesmo depois de cessarem as alterações 
macroscópicas no sistema. Para entender alguns as-
pectos importantes da Química em solução aquosa, 
vamos estudar essas transformações, em que rea-
gentes e produtos coexistem no estado de equilíbrio 
químico. 
Reações reversíveis e o estado de equilíbrio químico
Muitas reações químicas são reversíveis, embora em certos casos essa característica não possa ser observada 
macroscopicamente e fique a impressão de que a reação é irreversível. Isso significa que os produtos da reação 
também reagem entre si formando novamente os reagentes. Esse fato tem grandes implicações quando se trata 
de reações de interesse tecnológico e, por conseguinte, de importância econômica. Afinal, o interesse é controlar 
a reação para que a maior quantidade possível de reagentes se transforme em produtos no menor tempo possí-
vel. Esse controle normalmente é feito alterando as condições em que a reação se processa: variando a pressão, 
a temperatura e/ou a concentração dos reagentes, por exemplo.
 # Figura 1.19 – Em Estações de Tratamento de Água (ETA) 
ou Esgoto (ETE), é necessário controlar a qualidade da 
água utilizando vários parâmetros.
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TUNDISI, J. G. Estados limnológicos 
do sistema de lagos do médio rio 
Doce. São Carlos: Ed. da UFSCar, 
1978. 
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MATERIAL
Cal virgem (óxido de cálcio – CaO) ou cal apagada 
(hidróxido de cálcio – CaOH2), água, solução de car-
bonato de sódio (Na2CO3), vinagre, 2 béqueres ou 
copos, papel de fi ltro (por exemplo, fi ltro de café) e 
funil, conta-gotas, tubo de ensaio.
O QUE FAZER
 1. No copo ou béquer, coloquem uma ponta de 
colher de chá de óxido ou hidróxido de cálcio e 
cerca de 20 mL de água. Agitem bem a mistura 
com a colher. Observem se o material é solúvel 
em água. Filtrem a mistura com o funil e papel de 
fi ltro e recolham o líquido que atravessa o fi ltro 
em outro copo ou béquer.
# Figura 1.20 – Representação esquemática do processo 
de fi ltragem. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
 2. Transfi ram algumas gotas do líquido que foi fi l-
trado (sobrenadante) para um tubo de ensaio 
limpo. Adicionem algumas gotas da solução de 
carbonato de sódio. Observem o que ocorre.
 3. Adicionem algumas gotas de vinagre ao tubo de 
ensaio. Agitem e observem.
 4. Adicionem gotas da solução de carbonato de 
sódio, uma a uma, até notar a formação de um 
precipitado novamente.
REFLEXÃO
 1. Escrevam a equação da reação química entre o 
óxido de cálcio (CaO) e a água.
 2. O hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) é solúvel em água? 
Justifi quem.
 3. Descrevam o que ocorreu quando a solução de 
carbonato de sódio foi adicionada ao sobrena-
dante da mistura entre hidróxido de cálcio e 
água. Que material reagiu com a solução de car-
bonato de sódio?
 4. Escrevam a equação da reação entre o hidróxido de 
cálcio e o carbonato de sódio. Qual dos produtos 
vocês acreditam que seria pouco solúvel em água?
 5. Reescrevam a equação da reação do item 4 colo-
cando apenas os íons que participaram da reação 
que formou o precipitado.
 6. Descrevam o que aconteceu quando o vinagre foi 
adicionado ao precipitado no tubo de ensaio.
 7. Descrevam o que aconteceu quando a solução 
de carbonato de sódio foi adicionada no tubo de 
ensaio.
béquer 
ou copo
béquer
Suporte 
universal
funil com 
fi ltro de 
papel
Solubilidade e equilíbrio químico
INVESTIGAÇÃO
Equilíbrio e solubilidade
Na atividade anterior, quando a cal foi misturada com 
água, observou-se a formação de um precipitado. Esse 
precipitado é o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), formado 
na reação entre o óxido de cálcio (CaO) e a água.
CaO(s) 1 H2O(L) Ô Ca(OH)2(s)
O hidróxido de cálcio é pouco solúvel em água, mas 
uma pequena quantidade dele se dissolve e, assim, 
tem-se os íons cálcio e hidróxido em solução.
Ca(OH)2(s) Ô Ca21(aq) 1 2 OH–(aq)
Foi possível perceber que existiam íons de cálcio em 
solução quando algumas gotas de solução de carbo-
nato de sódio foram adicionadas ao sobrenadante. Os 
íons carbonato reagem com os íons cálcio e formam 
um precipitado de carbonato de cálcio.
Ca21(aq) 1 CO3
2–(aq) Ô CaCO3(s)
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Como havia pouquíssimos íons de cálcio no sobre-
nadante do hidróxido de cálcio (ele é pouco solúvel), 
pode-se inferir que o carbonato de cálcio é ainda mais 
insolúvel em água que o hidróxido de cálcio. No entan-
to, o importante foi perceber que havia íons de cálcio 
na solução (sobrenadante). Sempre que temos um com-
posto pouco solúvel, estabelece-se um equilíbrio entre 
o composto sólido e o composto dissolvido na solução. 
Por isso, escrevemos as equações usando uma seta du-
pla (Ô). Ela indica que a reação se dá tanto no sentido 
de dissolver o composto como na direção oposta, em 
que o composto dissolvido se precipita e se torna sólido.
Embora o carbonato de cálcio seja pouco solúvel em 
água, ele pode ser facilmente dissolvido pela adição de 
um ácido, como o presente no vinagre (ácido acético – 
CH3COOH). Os íons H1 do ácido reagem com os íons 
carbonato (CO3
2–) da solução, formando gás carbônico 
(CO2). Conforme os íons carbonato da solução reagem 
com os íons H1 do ácido e sua concentração diminui, 
o precipitado de carbonato de cálcio vai se dissolven-
do até não restar mais sólido na solução. No entanto, 
após a dissolução de todo o precipitado, ainda restam 
os íons cálcio na solução. Se adicionarmos carbonato 
novamente, eliminaremos o excesso de ácido e volta-
remos a precipitar o cálcio. Podemos ir e vir comesse 
processo reversível quantas vezes quisermos.
2 H1(aq) 1 CO3
2–(aq) Ó H2O(L) 1 CO2(g)
O equilíbrio químico é estático ou 
dinâmico?
Um sistema encontra-se em equilíbrio dinâmico
quando está aparentemente estabilizado em deter-
minado estado, mas trocas ou compensações entre 
partes do sistema ou entre o sistema e sua vizinhança 
continuam a ocorrer. Um sistema está em equilíbrio 
estático quando atinge a estabilidade em determina-
do estado e cessam as trocas ou compensações entre 
partes do sistema ou entre o sistema e sua vizinhança.
O equilíbrio químico é um exemplo de equilíbrio 
dinâmico. Para entender um pouco melhor esse tipo 
de equilíbrio, vamos examinar o que acontece em uma 
garrafa fechada de água mineral com gás.
A garrafa de água mineral com gás é um sistema fe-
chado, pois nada pode entrar na garrafa ou sair dela. 
Nesse sistema, o dióxido de carbono está presente em 
dois estados: como um gás (CO2(g)), na parte sem líqui-
do, e dissolvido em água, (CO2(aq)). Vamos supor que a 
garrafa seja deixada imóvel por algum tempo a uma tem-
peratura constante. Se medirmos a pressão do CO2(g), 
encontraremos um valor constante. Se medirmos a con-
centração de CO2(aq), também encontraremos um 
valor constante. Assim, podemos dizer que o sistema 
está em equilíbrio. Nenhuma mudança pode ser obser-
vada ou medida, pelo menos na escala macroscópica. 
Se pudéssemos observar como as moléculas individuais 
estão se comportando, isto é, na escala submicroscópi-
ca, a imagem seria bem diferente. Nesse nível, teríamos 
uma passagem constante de partículas de CO2 da solu-
ção para o gás e do gás para a solução (fi gura 1.21).
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# Figura 1.21 – O modelo representa o CO2(g) em 
equilíbrio com o CO2(aq) na garrafa de água mineral 
com gás. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Você já sabe que, em qualquer gás, as moléculas apre-
sentam um movimento constante, rápido e aleatório, 
em todas as direções. Inevitavelmente, algumas molé-
culas do gás vão colidir com moléculas na superfície do 
líquido. Algumas delas vão permanecer na parte gasosa 
e outras podem se dissolver na parte líquida. Como as 
moléculas em solução também estão se movimentando 
constante e aleatoriamente, da mesma forma, algumas 
moléculas de CO2 que se encontram em solução atin-
gem a superfície do líquido. Algumas delas permane-
cerão no líquido e outras terão energia sufi ciente para 
escapar para a parte gasosa. Então, teremos moléculas 
entrando e saindo da solução constantemente, como 
representado na fi gura 1.21.
Esses dois processos ocorrem à mesma velocidade, o 
que pode ser evidenciado em uma escala macroscópi-
ca, pois a pressão e a concentração permanecem inal-
teradas. Podemos representar esse estado de equilíbrio 
por meio da equação:
CO2(g) Ô CO2(aq)
Quando um sistema, como o que observamos na 
Atividade 3, em que o hidróxido de cálcio sólido estava 
em equilíbrio com os íons cálcio e os íons hidróxido, 
atinge o estado de equilíbrio, cessam todas as altera-
ções macroscópicas perceptíveis. No entanto, como 
nesse estado coexistem reagentes e produtos, dizemos 
que a atividade submicroscópica do sistema continua, 
o que implica que as duas reações (entre os reagentes 
para formar produtos e entre os produtos para formar 
reagentes) continuam a ocorrer, mas a velocidade de-
las nos dois sentidos é igual.
29Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Relações matemáticas entre concentrações das espécies 
presentes no equilíbrio
Observe o quadro 1.5:
Concentrações (em mol/L)
I II III
Experiência [H2] [I2] [HI]
1 1,8313 3 10–3 3,1292 3 10–3 17,671 3 10–3
2 2,2423 3 10–3 2,3360 3 10–3 16,850 3 10–3
3 3,5600 3 10–3 1,2500 3 10–3 15,588 3 10–3
4 4,5647 3 10–3 0,7378 3 10–3 13,544 3 10–3
5 1,1409 3 10–3 1,1409 3 10–3 8,410 3 10–3
6 0,4953 3 10–3 0,4953 3 10–3 3,655 3 10–3
 # Quadro 1.5 – Investigação empírica dos dados de concentração (em mol/L) no equilíbrio para H2, I2 e HI em uma 
mesma temperatura.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Observem os dados das experiências 1, 2, 3 e 4, no quadro 1.5, e respondam, no caderno, o que vocês podem 
concluir em relação à variação dos valores para as concentrações, no equilíbrio, de:
 a) HI; b) H2; c) I2.
2. Observem atentamente os dados das experiências 5 e 6, no quadro 1.5, e respondam, no caderno, o que vocês 
podem concluir em relação à variação dos valores para as concentrações, no equilíbrio, de:
 a) HI; b) H2; c) I2.
Ao analisar os dados do quadro 1.5, você observou que a concentração do HI diminuiu ao longo das experiên-
cias 1, 2, 3 e 4. Nessas mesmas experiências, você deve ter notado também que um aumento na concentração de 
H2 foi acompanhado de uma diminuição na concentração de I2. Da mesma forma, nas experiências 5 e 6, quando 
a concentração de HI diminuiu, as concentrações de H2 e I2 também diminuíram.
• Quando essas regularidades são observadas, podemos expressá-las utilizando uma equação matemática. Provavel-
mente, as concentrações das espécies presentes no equilíbrio estão relacionadas. Qual seria, então, essa relação?
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Reproduza o quadro 1.5 no caderno substituindo as colunas I, II e III pelas colunas IV 
? ?
?
[H ] [I ]
[HI]
e V
[HI] [I ]
[H ] [I ]
2 2
2
2
2 2











 . 
Efetue os cálculos necessários.
2. O que você observa em relação aos valores obtidos ao efetuar os cálculos indicados na coluna IV? Essa relação 
matemática possibilita sistematizar algum tipo de comportamento?
3. O que você observa em relação aos valores obtidos ao efetuar os cálculos indicados na coluna V? Essa relação ma-
temática possibilita sistematizar algum tipo de comportamento?
Quando vocês substituíram os valores das concentrações na relação matemática proposta na coluna IV, obser-
varam que os valores obtidos diminuíam à medida que a concentração de HI diminuía. Ao preencher a coluna V, 
entretanto, outra regularidade pôde ser evidenciada: os quocientes eram constantes. Isso nos indica que aquela 
relação possibilita sistematizar uma característica do sistema em equilíbrio.
A seguir, vamos estudar como as concentrações 
das espécies presentes no equilíbrio podem estar re-
lacionadas e quais informações podemos obter com 
base nessas relações. Vamos considerar os dados de 
concentração para as espécies hidrogênio (H2), iodo 
(I2) e iodeto de hidrogênio (HI) envolvidas na seguinte 
transformação:
H2(g) 1 I2(g) Ô 2 HI(g)
30 Capítulo 1
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Esse quociente constante sempre aparece quando as 
concentrações das espécies no equilíbrio são relaciona-
das da seguinte forma:
• multiplicam-se as concentrações das espécies repre-
sentadas do lado direito da seta na equação química 
(produtos), elevadas ao expoente correspondente ao 
índice estequiométrico de cada espécie;
• divide-se o resultado pelo produto das concentra-
ções dos reagentes, representados do lado esquerdo 
da dupla seta na equação química, também elevadas 
ao expoente correspondente ao índice estequiomé-
trico de cada espécie.
• Por exemplo, para a equação:
H2(g) 1 I2(g) Ó 2 HI(g)
teremos:
?
[HI]
[H ] [I ]
2
2 2
Esse quociente, K, é conhecido como constante de 
equilíbrio. Essa relação foi proposta com base em da-
dos empíricos no final do século XIX, mas sua com-
pleta interpretação teórica só foi possível na segunda 
década do século XX.
A constante de equilíbrio (K) é adimensional, ou 
seja, é um número puro, sem qualquer unidade de 
grandeza, ou relação entre grandezas.
Como a constante de equilíbrio é uma relação entre 
concentrações de produtos sobre a concentração dos 
reagentes, seu valor nos informa a extensão em que 
uma transformação ocorre. A constante de equilíbrio 
é calculada em dada temperatura. Alterações na tem-
peratura acarretam uma modificação na constante de 
equilíbrio do sistema.
No exemplo estudado, se o valor da constante forme-
nor do que 1, podemos concluir que o estado de equi-
líbrio é tal que a quantidade de reagentes é maior que 
a quantidade de produtos, ou seja, a reação direta pro-
cessa-se em menor extensão do que a reação inversa.
Se o valor da constante é maior do que 1, podemos 
concluir que a quantidade de produtos é maior do que 
a quantidade de reagentes, ou seja, a reação direta pro-
cessa-se em maior extensão do que a reação inversa.
Vale comentar que é muito comum encontrar a 
comparação do valor de constantes de equilíbrio com 
o valor 1 para decidir se a reação está deslocada para 
os produtos (K > 1) ou para os reagentes (K < 1). Essa 
comparação com o valor 1 para verificar a direção da 
reação pode ser feita se a ordem (soma das potências) 
do numerador for igual à ordem do denominador na 
expressão da constante de equilíbrio da reação consi-
derada, como é o caso estudado.
Por exemplo, para a reação A Ó 2 B, cuja expressão 
para a constante de equilíbrio é:
5K
[B]
[A]
,
2
se o equilíbrio fosse alcançado quando as concen-
trações de A e de B fossem idênticas e diferentes da 
unidade, então a constante de equilíbrio seria igual à 
referida concentração e não igual a 1. Portanto, não 
faz sentido comparar K com a unidade para saber se as 
concentrações dos produtos são maiores ou menores 
que a dos reagentes. Mas é possível dizer com seguran-
ça que, se a constante de equilíbrio é muito maior que 
a unidade, então o equilíbrio está deslocado no sentido 
de favorecer a formação dos produtos, e vice-versa.
Condições que afetam o 
estado de equilíbrio químico
Na Atividade 3 da página 28, vimos que há interesse 
econômico em fazer uma reação química processar-se 
com a maior extensão possível no sentido de formar os 
produtos. Dissemos que, muitas vezes, isso é possível 
alterando as condições em que a reação se processa; 
por exemplo, variando a pressão e a temperatura do 
sistema. Um exemplo interessante é o desenvolvimento 
do processo industrial de produção de amônia (NH3(g)).
 # Figura 1.22 – Fábrica produtora de amônia. A produção 
de amônia é um exemplo importante da necessidade 
de controle da extensão com que uma transformação 
química ocorre. Wittenberg, Alemanha, 2012.
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No início do século XX, a questão da produção de 
alimentos era muito importante para a Europa, onde a 
área disponível para a agricultura é muito reduzida. As-
sim, naquela época, era importante aumentar a eficiên-
cia na produção de alimentos com o uso de fertilizantes. 
Já era uma prática comum no século XIX usar nitratos 
(NO3
–) para fertilizar os solos. Com a descoberta de que 
a amônia (NH3(g)) poderia ser utilizada como matéria-
-prima para a produção de fertilizantes nitrogenados, 
alguns cientistas começaram a estudar as possibilidades 
de transformar o gás nitrogênio (N2) do ar em nitratos 
(NO3
–) ou NH3(g) assimiláveis pelas plantas.
31Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Alguns processos foram desenvolvidos, mas em 
todos eles o rendimento da produção de NH3(g) era 
baixo e envolvia um grande gasto energético. Desde 
1795, já se sintetizava NH3(g) a partir dos gases hi-
drogênio (H2) e nitrogênio (N2). No entanto, a pres-
são e temperatura ambientes, a reação produzia uma 
quantidade muito pequena de NH3(g), e a elevação 
da temperatura parecia não contribuir para aumentar 
significativamente sua produção.
Foi Fritz Haber (1868-1934), químico alemão, quem 
resolveu, do ponto de vista da Química, o problema da 
síntese de NH3(g) a partir de nitrogênio e hidrogênio. 
Isso lhe valeu o prêmio Nobel de Química de 1918. Já os 
problemas técnicos para a produção industrial de NH3(g) 
foram resolvidos por Carl Bosch (1874-1940). Até hoje, 
praticamente toda a produção mundial de amônia utiliza 
o processo conhecido como Haber-Bosch (figura 1.23).
A solução do problema químico de produção de NH3(g) 
a partir de nitrogênio e hidrogênio é um exemplo clássico 
de como a variação das condições de temperatura e pres-
são em que ocorre uma reação pode afetar a quantidade 
de produto obtida ou a extensão em que a reação ocorre.
A equação da reação de produção de NH3(g) a partir 
de nitrogênio e hidrogênio pode ser escrita da seguin-
te forma:
N2(g) 1 3 H2(g) Ó 2 NH3(g)
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Considerando as informações disponíveis na equação química de 
formação de NH3(g) e que a reação se passa em recipiente fechado, 
portanto a volume constante, responda:
 a) a produção de NH3(g) aumenta ou diminui a pressão do sistema? 
Por quê?
Com base nos dados do quadro 1.6, que relaciona porcentagens de 
NH3(g) formadas a partir de uma mistura de H2(g) e N2(g) na propor-
ção de 3  :  1 em diferentes temperaturas e pressões, responda aos 
itens b e c.
Temperatura 
(em °C)
Pressão (em atm)
200 300 400 500
400 38,7 47,8 58,9 60,6
450 27,4 35,9 42,9 48,8
500 18,9 26,0 32,2 37,8
550 12,8 18,4 23,5 28,3
600 8,80 13,0 17,0 20,8
 # Quadro 1.6 – Porcentagem de amônia formada a partir de uma mistura de H2(g) e N2(g) na proporção de 3 : 1. 
 b) Considerando cada valor de temperatura, o que acontece com a porcentagem de NH3(g) formada quando se 
aumenta a pressão sobre o sistema?
 c) Considerando cada valor de pressão, o que acontece com a porcentagem de NH3(g) formada quando se au-
menta a temperatura do sistema?
 # Figura 1.23 
– O processo 
Haber-Bosch 
possibilitou 
a produção 
industrial de 
fertilizantes, 
aumentando a 
produtividade 
agrícola. Na 
imagem, 
aplicação 
manual de 
fertilizantes 
em plantação 
de tomates 
em Ribeirão 
Branco, SP, 
2018.
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 # Figura 1.24 – Fritz Haber (a) e Carl 
Bosch (b) desenvolveram o processo 
conhecido como Haber-Bosch.
(a) (b)
ΔH 5 −45,9 kJ/mol de amônia, a 298 K (25 °C)
O exame da equação permite perceber que todas 
as espécies envolvidas são gasosas, que o número de 
moléculas gasosas é maior nos reagentes do que nos 
produtos e que a reação é exotérmica, portanto libera 
energia sob a forma de calor para o ambiente.
32 Cap’tulo 1
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Respondendo às questões anteriores, é possível ob-
servar que, quando há produção de NH3(g), ocorre 
uma diminuição na pressão do sistema. Isso porque, 
para cada duas moléculas de NH3(g) produzidas, são 
consumidas quatro moléculas: uma de nitrogênio (N2) 
e três de hidrogênio (H2). Assim, a formação de NH3(g) 
diminui o número total de moléculas e, portanto, a 
pressão que elas exercem no recipiente.
Ao analisar os dados do quadro 1.6, você pôde ob-
servar que o aumento da pressão no sistema favorece 
a formação de NH3(g). Portanto, pode-se concluir que o 
aumento da pressão sobre o sistema favorece a reação 
que resulta na diminuição da pressão total do sistema ou, 
em outras palavras, a reação que resulta na produção de 
um menor número de moléculas no estado gasoso.
A reação direta de produção de NH3(g) é exotérmica. 
Quando realizada em um sistema não isolado termi-
camente, libera energia na forma de calor transferido 
para as vizinhanças. A reação inversa, de formação de 
H2(g) e N2(g) a partir de NH3(g), portanto, é endotérmi-
ca e absorve energia.
Ao analisar o quadro 1.6, você pôde constatar que 
o aumento da temperatura do sistema não favorece 
a formação de NH3(g) ou, em outras palavras, favo-
rece a reação inversa, de produção de H2(g) e N2(g). 
Portanto, pode-se concluir que o aumento da tempe-
ratura favorece a reação endotérmica.
Levando em consideração como a variação nas con-
dições de pressão e temperatura favoreceu ou não a 
produção de amônia, podemos concluir que:
• ao se aumentar a pressão, o sistema reagiu no sentido 
de diminuir a pressão sobre o sistema, produzindo mais 
NH3(g);
• ao se aumentar a temperatura, o sistema reagiu no 
sentido de absorver energia, produzindo H2(g) e N2(g).
O que observamos em relação à produção deNH3(g) acontece também em outras reações que en-
volvem reagentes e produtos gasosos, a temperatura 
e volume constantes.
Ao estudar um grande número de dados sobre al-
terações na condição de equilíbrio, para um grande 
número de reações, Henri Le Chatelier (1850-1936) 
propôs, em 1888, uma regra geral, que ficou conheci-
da como princípio de Le Chatelier.
Se um sistema está em equilíbrio e alguma alteração 
é feita em qualquer das condições de equilíbrio, o 
sistema reage de forma a neutralizar ao máximo a 
alteração introduzida.
Esse princípio, apesar de ser uma generalização que 
nos ajuda a entender as modificações na condição do 
equilíbrio quando há alterações no sistema, tem várias 
limitações. Ele não pode ser aplicado, por exemplo, 
na adição de um reagente sólido a um equilíbrio he-
terogêneo, envolvendo sólidos e gases. Como vários 
princípios da Química, essas limitações e o tratamento 
correto das questões envolvendo o equilíbrio químico 
dependem de um aprofundamento teórico que vai 
além dos objetivos de um curso em nível médio.
No exemplo da produção de amônia, verificamos a 
variação de pressão e temperatura e como o sistema 
em equilíbrio responde a essas variações. Um sistema 
em equilíbrio também responderá às variações na con-
centração de reagentes e produtos no sentido de con-
sumir o que foi adicionado ao sistema.
Na Atividade 3, tivemos a oportunidade de verificar 
essas alterações quando trabalhamos com o equilíbrio 
de solubilidade do carbonato de cálcio. Vamos consi-
derar a equação que representa o equilíbrio da forma-
ção do carbonato de cálcio em água:
Ca21(aq) 1 CO3
2–(aq) Ó CaCO3(s) (I)
Sempre que temos os íons cálcio e carbonato juntos 
em concentração suficiente, eles formam o carbonato 
de cálcio sólido e é possível ver um precipitado no tubo 
de ensaio. Mas, se retiramos da solução o íon carbona-
to, por exemplo, pela reação dele com o ácido acético 
do vinagre, deslocamos o equilíbrio da equação I para 
o sentido da formação de mais reagentes, repondo o 
carbonato perdido em solução. Isso faz com que o car-
bonato de cálcio vá se dissolvendo e, se colocarmos 
ácido suficiente, todo o precipitado se dissolve.
2 H1(aq) 1 CO3
2–(aq) Ó H2O(L) 1 CO2(g) (II)
Da mesma forma, ao adicionarmos o carbonato de 
sódio, neutralizamos o ácido acético e aumentamos a 
concentração de íons carbonato, o que faz com que o 
sistema reaja no sentido de neutralizar essa alteração, 
consumindo o íon carbonato e formando novamente 
o carbonato de cálcio sólido.
O comportamento químico dos 
oceanos e os sistemas-tampão
 # Figura 1.25 – Pedra Furada, Jericoacoara, CE, Brasil, 
em 2018.
Os oceanos são sistemas complexos e neles as trans-
formações químicas ocorrem em profusão. Dentre es-
sas transformações, algumas contribuem para a circu-
lação do carbono pelo planeta, o chamado ciclo do 
carbono.
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33Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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A maior parte do carbono que se encontra nos 
oceanos está sob a forma do que costumamos cha-
mar de carbono inorgânico, presente, por exemplo, 
em rochas. O dióxido de carbono (CO2(g)) dissolve-se 
em água formando o CO2(aq), o qual forma uma 
mistura em equilíbrio que contém íons carbonato 
(CO3
2–) e bicarbonato (HCO3
–).
Em sistemas nos quais os valores de pH são menores 
do que aqueles encontrados nas águas dos oceanos, 
também está presente o ácido carbônico (H2CO3). As 
equações das reações envolvidas são:
CO2(g) Ó CO2(aq)
CO2(aq) 1 H2O(L) Ó H2CO3(aq)
H2CO3(aq) Ó H1(aq) 1 HCO3
–(aq)
HCO3
–(aq) Ó H1(aq) 1 CO3
2–(aq)
As águas dos oceanos, em geral, apresentam pH en-
tre 8 e 8,3 pelo fato de conterem mais íons hidróxido 
do que íons hidrogênio.
O que são substâncias ácidas e básicas
Os conceitos de ácido e base também são fundamen-
tais para que possamos analisar a qualidade da água.
Inicialmente, precisamos entender que uma subs-
tância só é considerada ácida ou básica em função das 
possíveis interações com outras substâncias. Isso quer 
dizer que a definição de ácidos e bases é uma defini-
ção relacional. Ou seja, uma substância só é considera-
da um ácido se estiver em relação a outra substância, 
mesmo que ela tenha a palavra “ácido” em seu nome.
Para entendermos melhor os conceitos de ácidos e 
bases, discutiremos o comportamento da água pura. 
No estado líquido, uma pequena fração de moléculas 
de água pode se dissociar produzindo H1(aq) e OH–(aq). 
Essas espécies podem interagir e formar água nova-
mente. Podemos representar o equilíbrio iônico da água 
da seguinte maneira:
H2O(L) ñ H1(aq) 1 OH–(aq)
No caso da água pura, a concentração de H1 é igual à 
concentração de OH–. Por isso, ela é considerada neutra.
Assim, podemos chegar a uma definição de ácido 
e base que leva em consideração o comportamento 
de dada substância diante da água. Essa definição foi 
proposta por Svante August Arrhenius (1859-1927) 
(figura 1.26). Segundo sua teoria, ácido é toda subs-
tância que produz íons H1 e base é aquela que produz 
íons OH–, ambos em meio aquoso.
Caso sejam colocadas algumas gotas de ácido (H1) 
na água, ocorre uma perturbação no equilíbrio de io-
nização da água. Nessa situação, a concentração de 
H1 aumenta. Se, ao contrário, são introduzidas gotas 
de base (OH–) na água, passamos a ter um aumento 
na concentração de OH–. Ao variarmos a quantidade 
de íons H1 ou OH–, estamos deslocando o equilíbrio 
da solução, tornando-a ácida ou básica. 
Resumindo:
• Para a água e soluções neutras: [H1] 5 [OH–]; logo, 
a solução é neutra.
• Ao acrescentarmos gotas de um ácido qualquer, te-
remos um aumento de íons H1, então: [H1] > [OH–]; 
logo, a solução tem comportamento ácido.
• Ao acrescentarmos gotas de uma base qualquer, te-
remos um aumento de íons OH–, então: [H1] < [OH–]; 
logo, a solução tem comportamento básico.
Considere uma solução de ácido clorídrico (HCL) que 
tem [H1] 5 1 3 10–2 mol/L e [OH–] 5 10–12 mol/L. Como 
[H1] > [OH–], a solução tem comportamento ácido.
Por volta de 1909, o cientista dinamarquês Søren 
Sørensen (1868-1939) propôs o uso de uma esca-
la logarítmica para trabalhar com ácidos e bases em 
substâncias cujos valores de concentração de íons H1 
e OH– são pequenos. Essa escala é denominada esca-
la de pH e é capaz de expressar as concentrações de 
H1 e OH– presentes na maioria dos sistemas naturais, 
como as águas de rios, lagoas e oceanos, o sangue 
humano e de outros animais, entre outros.
A expressão matemática que representa o pH é:
pH 5 −log [H1]
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 # Figura 1.26 – Arrhenius contribuiu para a construção de 
conhecimento sobre ácidos e bases.
Podemos, assim, estabelecer uma escala de pH capaz 
de expressar a acidez ou basicidade das soluções aquo-
sas. Os valores dessa escala estão relacionados às con-
centrações de íons H1 e OH–, variando de 0 a 14, sendo:
pH 5 7 ñ soluções neutras, [H1] 5 [OH–]
pH > 7 ñ soluções básicas, [H1] < [OH–]
pH < 7 ñ soluções ácidas, [H1] > [OH–]
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O valor de pH igual a 7 indica que a solução é neutra. É esse o valor do pH da água pura e, portanto, neutra. 
Valores abaixo de 7 indicam soluções ácidas, e a acidez aumenta com a diminuição do pH. Valores acima de 7 
indicam soluções básicas, e a basicidade aumenta com a elevação do pH. O pH é usado para expressar a acidez 
e a basicidade da maioria das soluções e emulsões da vida cotidiana, como água de rios e oceanos, sangue, 
xampus, detergentes, vinagre, entre outras (fi gura 1.27). No entanto, o pH não é apropriado para expressar a 
acidez de soluções muito concentradas de ácidos fortes (por exemplo, ácido clorídrico, HCL), que teriam valores 
negativos de pH, tampouco para expressar a basicidade de soluções de bases fortes concentradas (por exemplo, 
hidróxido de sódio, NaOH), que teriam valores de pH acima de 14.
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Produtos de limpeza
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Bases
# Figura 1.27 – Conhecer o valor do pH é muito importante para garantirmos as propriedades ácida ou básica dos 
produtos e alimentos que utilizamos no dia a dia. Os elementos não estão representados em proporção.
Para entendermos como funciona uma escala, vamos ver o que signifi ca uma variação de pH de 7 para 6. 
Quando o pH diminui uma unidade, a concentração de íons H1 em solução aumenta dez vezes. Uma variação 
de pH em um rio qualquer de 6 para 4 indica que a concentração de íons H1 aumentou cem vezes! Um au-
mento enorme de acidez, que pode ter consequências dramáticas para as formas de vida nesse rio. Portanto, 
a escala de pH é conveniente porque pequenas variações de pH expressam variações muito grandes na acidez 
ou na basicidade das soluções, o que potencializa o uso da escala para sistemas com diferenças bastante 
grandes na concentração de íons H1 ou OH–.
 1. O texto afi rma que uma variação do pH de 6 para 4 signifi ca um aumento de cem vezes na acidez. Mostre 
que essa afi rmativa é verdadeira utilizando a fórmula de pH.
 2. Uma solução de ácido clorídrico, HCL(aq), tem pH igual a 1. A 10,0 mL dessa solução aquosa adicionou-
-se água pura, em quantidade sufi ciente para se obterem 100,0 mL de solução diluída. Qual é o pH da 
solução resultante?
EXERCêCIOS
O pH e a qualidade da água
Além da concentração de oxigênio, o valor do pH constitui outro parâmetro importante para avaliar a quali-
dade das águas. Isso acontece porque organismos aquáticos estão geralmente adaptados a um ambiente com 
determinado valor de pH. Como esses organismos têm uma estreita faixa de tolerância às mudanças de pH, 
alterações bruscas do pH da água podem acarretar a morte dos seres vivos nela presentes.
Em regiões com baixa incidência de chuvas, o pH das águas costuma ser alto, infl uenciado pelo mar e pelos 
açudes de solo alcalino. Quando há aumento de ácidos orgânicos dissolvidos na água, o pH costuma ser baixo. 
Lembre-se de que, quanto maior a acidez, menor o pH. 
35Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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As águas superficiais têm pH entre 4 e 9, sendo, pre-
dominantemente, alcalinas em razão da presença de 
carbonatos (CO3
2–) e bicarbonatos (HCO3
–). Natural-
mente, nesse caso, o pH pode ter valores mais altos, 
chegando a 9 ou ainda a valores maiores. Isso porque as 
algas, ao realizar fotossíntese, utilizam muito gás carbô-
nico, que é a principal fonte natural de acidez da água. 
O pH é influenciado também pela quantidade de maté-
ria morta a ser decomposta: quanto maior a quantidade 
de matéria orgânica disponível, menor o pH, pois, para 
haver a decomposição desses materiais, são produzidos 
muitos ácidos (por exemplo, o ácido húmico).
O pH das águas conhecidas como pretas (por exem-
plo, as do rio Negro, no Amazonas) é mais baixo por 
causa do excesso de ácidos em solução (figura 1.28).
 # Figura 1.28 – Encontro das águas dos rios Negro e 
Solimões nas proximidades de Manaus, AM, 2020. As 
águas mais escuras são do rio Negro e têm pH mais baixo 
em razão do excesso de ácidos em solução.
A existência de esgotos industriais pode alterar 
substancialmente o valor do pH das águas, tanto para 
baixo quanto para cima, dependendo da composição 
desse esgoto.
Outro fator que pode influenciar a qualidade das 
águas é a construção de hidrelétricas, que causam 
grandes alterações no meio ambiente. O alagamen-
to de áreas com vegetação, provocado pelas represas, 
aumenta a matéria orgânica que será decomposta, di-
minuindo o pH natural das águas.
O valor do pH também tem efeito importante nas 
condições de precipitação de elementos químicos, geral-
mente tóxicos. Alguns íons precipitam-se em pHs espe-
cíficos. Se há mudança no valor do pH da água, alguns 
desses íons podem ser liberados e contaminar as águas e, 
consequentemente, os seres vivos que vivem nela.
As resoluções do Conama fixam dois critérios impor-
tantes em relação ao pH das águas. O primeiro é o va-
lor do pH de águas naturais, que, para as águas doces, 
é fixado entre 6 e 9, com exceção das águas de classe 
especial, cujo pH pode atingir 9,5.
 # Figura 1.29 – A construção de usinas hidrelétricas 
promove o alagamento da vegetação, o que reduz 
o pH natural das águas. Na foto, troncos de árvores 
que estavam submersos em lago de hidrelétrica em 
Presidente Figueiredo, AM, 2015.
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O segundo critério é para o pH de efluentes, que 
pode variar de 5 a 9. Dependendo do valor do pH, 
mudam os valores permitidos para alguns parâmetros. 
Um exemplo é a quantidade de nitrogênio amoniacal. 
O nitrogênio amoniacal pode estar presente em água 
natural, em baixos teores, tanto na forma ionizada 
(NH4
1) como na forma tóxica não ionizada (NH3), por 
causa do processo de degeneração biológica de ma-
téria orgânica animal e vegetal. Para a quantidade de 
nitrogênio amoniacal, quando o pH é menor ou igual 
a 7,5, esse valor pode ser de 3,7 mg/L; para pH igual 
ou maior que 8,5, há uma redução para 0,5 mg/L.
O decréscimo no valor do pH, que a princípio funcio-
na como indicador do desequilíbrio, passa a ser causa 
de problemas ambientais se não for corrigido a tempo.
 1. Se o pH, segundo o Conama, pode ter o mes-
mo valor da classe 1 à classe 3 (quadro 1.3) das 
águas doces, por que ele continua a ser um pa-
râmetro de qualidade importante a ser medido 
nas águas?
 2. A vulnerabilidade dos corpos de água superfi-
ciais em várias regiões do país fica evidenciada 
quando ocorrem eventos catastróficos, ocasio-
nados por acidentes ambientais. Em um aciden-
te numa fábrica de papel, 12 milhões de litros 
de um rejeito, contendo diversos contaminan-
tes – entre eles, a soda cáustica (NaOH) –, fo-
ram derramados no leito de um rio. Discuta as 
variações no pH da água do rio, considerando o 
ponto onde houve o derramamento dos rejeitos 
e um ponto abaixo do rio, onde ocorreu a dilui-
ção desse contaminante.
EXERCêCIOS
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36 Cap’tulo 1
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suco de 
limão
ácido de 
baterias
vinagre café sangue lixívia
leite de 
magnésio
suco de 
laranja leite
água do 
mar solução de 
amoníaco
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Aumento da acidez Aumento da basicidade
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Neutro BasesÁcidos
pH < 7 pH 5 7
pH 5 7
pH > 7
1 53 972 64 10 11 12 13 148
0 14
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 # Figura 1.31 – Escala de pH.
Medindo o pH de uma amostra de água a partir de uma 
escala de pH
A ideia de pH está relacionada com a medida de acidez e basicidade. Os indicadores ácido-base são substân-
cias que mudam de cor conforme o meio se torne ácido ou básico. A fenolftaleína é um exemplo de indicador 
muito utilizado: ela é incolor em meio ácido e fúcsia em meio básico. Outro exemplo é o papel de tornassol 
(figura 1.30).
A escala de pH é construída por meio de uma operação matemática que envolve a concentração do íon hidrônio 
(H3O
1) na solução. A concentração do cátion hidrogênio na água pura, neutra, é igual a 1 3 10–7 mol/L. O pH 
da água pura, como o de qualquer espécie neutra, é igual a 7. Para determinar o valor do pH, usa-se a expressão 
matemática abaixo, em que [H1] é a concentração, em mol/L, de hidrogênio:
pH 5 −log [H1]
Na escala de pH, substâncias que apresentam pH menor do que 7 são consideradas ácidas, e substâncias que 
apresentam pH maior do que 7 são consideradas básicas.
Geralmente, a escala de pH não é usada para medir a acidez e a basicidade de soluções ácidas e básicas muito 
concentradas. Soluções fortemente ácidas apresentariam pH menor do que zero e soluções fortemente básicas 
apresentariam pH maior doque 14. Portanto, a escala de pH é, em geral, usada para soluções que apresentam 
valores de pH entre 0 e 14.
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(a) (b)
 # Figura 1.30 – O papel de tornassol 
é um indicador ácido-base. Na 
presença de uma substância 
básica (sabonete), ele se torna 
azul (a); e, na presença de uma 
substância ácida (laranja), ele fica 
avermelhado (b).
37Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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PARTE A – Preparando as soluções e o indicador de repolho roxo
Escala de pH
INVESTIGAÇÃO
Use todos os reagentes em local 
ventilado e consulte sempre o 
professor. Cuidado ao manipular o 
hidróxido de sódio (NaOH) e o ácido 
clorídrico (HCL). Evite contato com 
a pele e não respire os vapores. Em 
caso de contato com a pele, lave-a 
com água em abundância. Em caso 
de ingestão, procure um médico 
imediatamente.
MATERIAL
Solução diluída de ácido clorídrico (HCL) ou ácido 
muriático, solução diluída de hidróxido de sódio 
(NaOH), um pedaço pequeno de repolho roxo, liqui-
dificador, uma peneira fina, uma proveta de 5 mL, 
dois béqueres de 250 mL, um béquer de 1 L.
O QUE FAZER
 1. Preparem uma solução diluída de ácido clorídrico 
(HCL), diluindo 1 mL de ácido concentrado (ácido 
muriático, geralmente vendido em depósitos de 
construção ou casas de piscina) em água até com-
pletar 100 mL.
 2. Preparem uma solução diluída de hidróxido de 
sódio (NaOH), dissolvendo uma pastilha de soda 
cáustica em 100 mL de água.
 3. Preparem o extrato de repolho roxo, cortando um 
pedaço pequeno de repolho roxo e batendo no li-
quidificador com 1 L de água. Depois, coem a mis-
tura em uma peneira fina. O extrato deve ser usado 
imediatamente, pois se decompõe com facilidade.
PARTE B – Preparando a escala-padrão de pH
MATERIAL
Solução de extrato de repolho roxo e soluções de 
HCL e NaOH (preparadas na Parte A), 5 mL de vina-
gre branco, 5 mL de álcool etílico comercial, 20 mL 
de água destilada, 5 mL de detergente à base de 
amoníaco, sete tubos de ensaio, um suporte para 
tubos de ensaio, um conta-gotas.
O QUE FAZER
Preparem sete tubos de ensaio, numerados de 
acordo com as soluções indicadas no quadro 1.7.
 # Quadro 1.7 – Preparação da escala-padrão de pH. A escala-padrão deve ser 
preparada imediatamente antes de ser usada, pois a solução de repolho roxo 
decompõe-se com facilidade.
 # Figura 1.32 – A escala de pH 
usando extrato de repolho roxo.
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Solução Preparo
Valor do pH
(aproximado)
1
5 mL de HCL diluído 1 5 mL do extrato de 
repolho roxo
1
2
5 mL de água destilada 1 5 gotas de vinagre 
branco 1 5 mL do extrato de repolho roxo
3
3
5 mL de álcool etílico 70% 1 5 mL do extrato de 
repolho roxo 
5
4
5 mL de água destilada 1 5 mL do extrato 
de repolho roxo
6
5
5 mL de água destilada 1 1 gota de 
detergente à base de amoníaco 1 5 mL do 
extrato de repolho roxo
9
6
5 mL de água destilada 1 5 gotas de 
detergente à base de amoníaco 1 5 mL do 
extrato de repolho roxo 
11
7
5 mL de NaOH diluído 1 5 mL do extrato de 
repolho roxo
12
REALIZE A PRÁTICA APENAS COM
A SUPERVISÃO DO PROFESSOR
38 Cap’tulo 1
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PARTE C – Testando o pH de diferentes amostras de água
Vocês vão testar o pH de algumas amostras de 
água. Para isso, coletem água do principal corpo 
de água de sua cidade em diferentes pontos. Usem 
também água da torneira da escola e água mineral 
com gás e sem gás.
MATERIAL
Um tubo de ensaio para cada amostra de água que 
será testada, extrato de repolho roxo (preparado na 
Parte A).
O QUE FAZER
Para testar cada amostra, coloquem em um tubo 
de ensaio 5 mL de extrato de repolho roxo e 5 mL da 
amostra a ser testada. Comparem a cor obtida com a 
escala-padrão preparada na Parte B desta atividade.
REFLEXÃO
 1. Existe diferença significativa entre os valores de 
pH das amostras que vocês testaram? Coloquem 
as amostras em ordem crescente de acidez, mos-
trando quais são ácidas e quais são básicas. A 
que se deve essa possível diferença?
 2. Vocês acham que o pH encontrado nas amostras 
permite a existência de vida aquática?
 3. O pH da água do principal corpo de água de sua ci-
dade está de acordo com as resoluções do Conama?
 4. Qual é a função do extrato de repolho roxo no 
experimento realizado nas Partes B e C?
 5. Nas soluções 1, 2 e 3 foram adicionados ao repo-
lho roxo, respectivamente, uma amostra de HCL 
diluído, vinagre branco e álcool etílico comercial. 
O que essas substâncias têm em comum em ter-
mos de comportamento ácido/básico?
 6. Já nas soluções 5 e 6 foram adicionadas ao repo-
lho roxo amostras de solução de amônia e na so-
lução 7 foi adicionado NaOH. O que essas subs-
tâncias adicionadas têm em comum em termos 
de comportamento ácido/básico?
 7. Um indicador ácido-base existe em duas formas, 
com cores diferentes: uma forma ácida (HA) e 
uma forma básica (A–). Supondo que a forma 
ácida e a forma básica apresentem as cores rosa 
e amarela, respectivamente, a equação química 
do equilíbrio ácido-base do indicador pode ser 
representada como:
ñ 1
2HA H A
(cor rosa) (cor amarela)
1
Reconhecendo a presença desse equilíbrio no ex-
trato de repolho roxo, indiquem qual será a cor pre-
dominante do extrato de repolho se:
 a) adicionarmos uma grande quantidade de H1. 
Expliquem.
 b) adicionarmos uma grande quantidade de OH–. 
Expliquem.
A turbidez das águas
A turbidez, que representa a redução da passagem de luz na água, é outro parâmetro indicador da qualidade desse 
líquido. Ela é causada, principalmente, por partículas sólidas em suspensão que podem ter origem natural ou antropo-
gênica (que resultam da ação do ser humano).
A turbidez de origem natural pode ser causada por partículas de rochas ou argila, algas ou outros microrganismos. 
Apesar de essa turbidez não trazer problemas sanitários, é considerada desagradável na água potável, e os sólidos po-
dem servir de abrigo para microrganismos patogênicos.
Já a turbidez causada pelo ser humano pode se originar de esgotos domés-
ticos ou industriais e erosão. Em corpos de água, a turbidez pode reduzir a 
penetração da luz, dificultando a fotossíntese (figura 1.33).
Essa medida de transparência de um líquido é feita em unidade nefelométrica 
de turbidez (UNT). Nefelometria consiste em quantificar a quantidade de luz 
refletida quando é direcionada formando um ângulo de 90° com as células sen-
soriais que captam luz. Qualquer equipamento que parte desse princípio pode 
ser usado para medir a turbidez.
Até chegar às nossas casas, a água deve passar por um tratamento que seja 
capaz de torná-la própria para o consumo. As diversas etapas do tratamento 
da água (coagulação, floculação e sedimentação, por exemplo) contribuem 
para diminuir os níveis de turbidez, que podem ficar entre 5 e 10 UNT. Depois 
da filtração, pode-se chegar a níveis menores que 1 UNT.
 # Figura 1.33 – Na foto, vemos a 
turbidez da água causada pela lama 
que chega ao mar pelo rio Doce, em 
Linhares, ES, após o rompimento 
da barragem de rejeitos tóxicos de 
empresa de mineração em Mariana, 
MG, 2015.
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39Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Entretanto, mesmo depois de passar pelas estações de tratamento, a água não está limpa e livre de ser conta-
minada no seu trajeto, ou mesmo quando enche nossas caixas-d’água, as quais nem sempre estão corretamente 
limpas e tampadas.
É muito comum associar, enganosamente, a turbidez das águas à poluição. Entretanto, a turbidez, por si só, não 
caracteriza poluição. Uma água turva nem sempre está poluída. É considerada poluição qualquer modificação nas 
características do meio, capaz de tornar esse meio nocivo à saúde, à natureza, à segurança e ao bem-estar, preju-
dicando o equilíbrio natural e estético.
Deve-se distinguir, também, poluição de 
contaminação.A contaminação é causada 
por elementos que, lançados na água, no ar, 
no solo, etc., os tornam diferentes e nocivos, 
como um veneno ou um ser patogênico, pre-
judicando o substrato ou o entorno em tal 
grau que são criados riscos reais para a saúde 
e para a vida, em geral. Uma água, mesmo 
cristalina, poderá desempenhar um papel de 
veículo do agente contaminante.
As principais fontes de contaminação dos 
recursos hídricos são os esgotos lançados sem 
tratamento, os aterros sanitários, que afetam 
os lençóis freáticos, os agrotóxicos utilizados 
na agricultura, que escoam com a chuva, e 
os resíduos industriais tóxicos. Águas mais 
transparentes ou com baixa turbidez podem 
conter microrganismos patogênicos, conta-
minantes ou tóxicos, enquanto águas turvas 
podem estar livres de contaminação.
A turbidez como parâmetro de qualidade das águas
Apesar de ser um parâmetro que não pode ser ligado diretamente à poluição ou à contaminação, a turbidez 
pode indicar alterações importantes nos cursos de água. A ocupação do solo nas margens de rios e lagos pode 
causar erosão e, com isso, aumentar a turbidez das águas.
Para águas utilizadas no abastecimento, a turbidez elevada significa maior dificuldade nas etapas de tratamen-
to. Pode demandar, por exemplo, um aumento na dosagem de coagulantes.
Tudo isso mostra não somente a 
necessidade de avaliar a qualidade 
da água, mas também as inter-rela-
ções com o solo, com o ar e com as 
alterações provocadas pelo ser hu-
mano no ambiente. O lançamento 
de esgotos, as atividades industriais 
e a mineração podem provocar o 
aumento da turbidez nos ecossiste-
mas aquáticos, podendo influenciar 
as comunidades biológicas e afetar o 
uso da água. Uma água de classe 2, 
que permite o contato primário dos 
seres humanos, admite o valor máxi-
mo de turbidez de 100 UNT.
 # Figura 1.35 – A erosão nas margens 
dos rios, lagos e mares aumenta a 
turbidez das águas. Na foto, erosão 
em Costa Central de Novas Gales do 
Sul, Austrália, 2020.
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 # Figura 1.34 – Agrotóxicos e efluentes domésticos e industriais são 
importantes fontes de contaminação de águas. Na foto, avião 
pulveriza agrotóxico em plantação de algodão, em Cristalina, 
GO, 2019.
40 Cap’tulo 1
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Condutividade elétrica como parâmetro de 
qualidade da água
A condutividade elétrica como parâmetro de qualidade da água está relacionada com a presença de íons 
(partículas carregadas eletricamente) dissolvidos nela. Quanto maior for a quantidade de íons dissolvidos, 
maior será a condutividade elétrica da água. Em águas continentais, os íons diretamente responsáveis pelos 
valores da condutividade são, entre outros, cálcio, magnésio, potássio, sódio, carbonatos, carbonetos, sulfatos 
e cloretos.
A condutividade é um indicativo indireto da quantidade de poluentes, já que depende das concentrações dos íons 
presentes na água. A condutividade elétrica é expressa em siemens (S ∙ cm–1). A água, em condições naturais, apre-
senta condutividade pequena, por isso é expressa em mS ∙ cm–1 (microssiemens por centímetro). A 25 °C, essa condu-
tividade é ainda mais baixa: alguns centésimos de mS ∙ cm–1. Nos corpos de água, esse índice pode variar bastante. No 
rio Pinheiros, na cidade de São Paulo, já foram medidos valores como 708 mS ∙ cm–1. Já no rio Grande, no estado de 
São Paulo, os valores encontrados foram bem menores, 37 mS ? cm–1. Geralmente, níveis superiores a 100 mS ? cm–1 
indicam ambientes impactados pela poluição.
O parâmetro condutividade elétrica não determina, especificamente, os íons presentes em determinada amos-
tra de água, mas pode contribuir para possíveis reconhecimentos de impactos ambientais ocasionados por lan-
çamentos de resíduos industriais, mineração, esgotos, etc.
Alguns íons, como os metais pesados, são especialmente perigosos para os organismos. O termo “metais 
pesados” é de definição ambígua, mas vem sendo bastante utilizado na literatura científica com referência a um 
grupo de elementos associados a poluição, contaminação e toxicidade.
Essa definição é abrangente e inclui até mesmo alguns ametais, como arsênio (As) e selênio (Se). Conceitual-
mente, metais pesados são definidos como elementos com densidade superior a 6 g/cm3.
Entretanto, a definição mais difundida é aquela relacionada com a saúde pública: metais pesados são aqueles 
que apresentam efeitos adversos à saúde humana, sendo quimicamente (altamente) reativos e bioacumulativos, ou 
seja, o organismo não é capaz de eliminá-los.
Na região amazônica, existem vários rios contaminados por mercúrio (Hg). Esse metal, altamente tóxico, está 
disseminado em rios e solos da Amazônia em razão, em grande parte, de sua utilização na recuperação do ouro 
em garimpos.
Também na Baixada Santista existem elevadas concentrações de íons nos cursos de água, como no rio Cuba-
tão. Nos sedimentos desse rio, a concentração de metais como cádmio, chumbo, cobre, mercúrio, níquel e zinco 
está muitas vezes acima dos níveis permitidos pela legislação.
Para saber mais sobre a qualidade da água e os parâmetros que a qualificam, acesse:
• Página da Agência Nacional de Águas (ANA), na qual há biblioteca virtual com vários textos para download, além 
de mapas e base de dados para consulta. Disponível em: https://www.gov.br/ana/pt-br.
• Página da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb), que disponibiliza vários textos referentes à quali-
dade das águas doces, salinas, subterrâneas, entre outras. Disponível em: www.cetesb.sp.gov.br.
• Página do Projeto Manuelzão, projeto de extensão da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), com várias 
publicações e materiais para consulta. Disponível em: www.manuelzao.ufmg.br.
Acesso em: 11 abr. 2021.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Investigue em rótulos de duas garrafas de água mineral (uma com gás e outra sem gás) as informações sobre a 
condutividade elétrica. Relacione os valores encontrados com a concentração dos íons indicada nos rótulos. A que 
conclusão você pode chegar?
41Água em ambientes naturais e urbanos: usando a ciência para cuidar do planeta
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Competências gerais: 1, 2, 7 e 10 Competências específicas: 1, 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT105), (EM13CNT203), (EM13CNT206), 
(EM13CNT303), (EM13CNT304) e (EM13CNT309)
Nesta investigação, você deverá analisar a Curva de 
Keeling e outros dados sobre a concentração de gás 
carbônico (CO2) atmosférico e a temperatura global.
Os dados usados na construção da Curva de Ke-
eling têm uma história de mais de meio século. Em 
1953, Charles David Keeling (1928-2005) iniciou seu 
doutorado na Califórnia (EUA), onde começou a in-
vestigar o dióxido de carbono (CO2) atmosférico.
O pesquisador desenvolveu um método preciso 
para determinar a quantidade de gás carbônico em 
amostras de ar. Entretanto, encontrou dificuldades 
para obter medidas consistentes e foi em busca de 
localidades mais remotas, longe de fontes de polui-
ção. Após encontrar um valor constante de 310 ppm 
(partes por milhão) em diversas localidades e perceber 
que existia um padrão de mudanças entre medidas 
diurnas e noturnas (atribuídas à respiração das plan-
tas), ele se interessou por investigar a concentração 
do gás carbônico na atmosfera em diversos lugares no 
mundo usando aparelhos de análise por radiação 
no infravermelho.
Em 1958, Keeling liderou uma equipe de pesqui-
sadores da agência norte-americana NOAA (sigla 
em inglês de Administração Oceânica e Atmosférica 
Nacional) e instalou uma estação de monitoramento 
no alto do pico Mauna Loa, no Havaí. Seu objeti-
vo era realizar medidas precisas das concentrações 
de CO2 atmosférico em um local isolado das cidades 
e suficientemente alto para captar dados a par-
tir de um estrato mais homogêneo da atmosfera. 
Aquecimento global: discutindo uma 
questão sociocientífica
No capítulo anterior, discutimos o ciclo da água,os impactos humanos sobre ele e possíveis caminhos para 
a sustentabilidade. Como vimos, grande parte da água em nosso planeta pode ser encontrada nos oceanos 
e sob a forma de geleiras. 
Na natureza, os fluxos de energia e matéria estão integrados e mantêm um equilíbrio que tem sido cada 
vez mais ameaçado pelas ações humanas. Assim, quando refletimos sobre os impactos no ciclo da água, 
também podemos estabelecer relações com outros ciclos biogeoquímicos na natureza.
Neste capítulo, discutiremos o ciclo do carbo-
no. Observe a figura 2.1. Com base nessa cena, 
você consegue pensar em formas como os ciclos 
da água e do carbono estão relacionados e so-
frem o impacto das ações humanas na natureza?
Vamos analisar interferências no ciclo do car-
bono, conhecendo e propondo ações individuais 
e coletivas que visam à sustentabilidade. A partir 
de uma abordagem sociocientífica, trataremos 
dessa temática debatendo o efeito estufa e o 
aquecimento global.
Você conhecerá diferentes posicionamentos so-
bre essa questão e deverá utilizar dados para cons-
truir suas análises e argumentar de forma consis-
tente de modo a defender seus pontos de vista. 
A Curva de Keeling e o ciclo do carbono
INVESTIGAÇÃO
 # Figura 2.1 – De que maneira as ações humanas interferem 
nos ciclos biogeoquímicos? Na imagem, ursos-polares no 
Canadá, 2019.
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42 Cap’tulo 2
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Nascia um importante programa científico contínuo, e 
o de longa duração. Na primeira medida, o valor encon-
trado de concentração de CO2 foi de 313 ppm. Mas, 
para a surpresa de Keeling, o valor subiu em abril, che-
gou ao seu máximo em maio e começou a cair nova-
mente. O mínimo foi alcançado em outubro. O ano se-
guinte revelou o mesmo padrão de subidas e descidas.
Nos anos 1970, o gráfico com os resultados des-
sas medidas, conhecido por Curva de Keeling, já 
atraía muita atenção, pois revelava outro fenômeno 
importante. Desde então, as medidas continuaram a 
ser feitas, sem interrupções.
MATERIAL
Conjunto de dados sobre a concentração de gás car-
bônico (CO2) atmosférico e temperatura global.
O QUE FAZER
 1. Observe o registro da Curva de Keeling entre 
1958 e 2020:
1960
410
Concentração de 
CO 2 (ppm)
400
390
380
370
360
350
340
330
320
310
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Concentração de dióxido de carbono no 
Observatório de Mauna Loa I
 2. Calcule a média do aumento da concentração de CO2 entre 1960 e 2005.
 3. Observe o gráfico da figura 2.3, que associa os dados da Curva de Keeling com dados sobre a tempera-
tura média global. 
1960
Ano
390
380
Temperatura
CO
2
370
360
350
340
330
320
310
300
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
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13,7
13,8
13,9
14,0
14,1
14,2
14,3
14,4
14,5
14,6
14,7
14,8
14,9
Concentração de dióxido de carbono no Observatório de
Mauna Loa II (com dados de temperatura média global)
REECE, J. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
 4. Calcule a média do aumento da temperatura global entre 1960 e 2005.
 5. Que fatores podem estar envolvidos no aumento da concentração de CO2?
 6. Que fatores podem estar envolvidos no aumento da temperatura global?
 7. Você considera que esses dois conjuntos de dados possam estar relacionados?
 # Figura 2.2 – Dados de 
concentração de CO2 
medidos em Mauna Loa 
de 1958 a 2020.
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 # Figura 2.3 – Concentração 
de dióxido de carbono 
na atmosfera observada 
em Mauna Loa, Havaí, e 
as temperaturas médias 
globais.
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SCRIPPS INSTITUTION OF 
OCEANOGRAPHY. The Keeling 
Curve. Disponível em: https://
sioweb.ucsd.edu/programs/
keelingcurve/. Acesso em: 17 set. 
2020.
43Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
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Até o ano de 2005, uma das grandes preo-
cupações envolvidas na Curva de Keeling era 
o seu contínuo aumento, quando a concentra-
ção de CO2 chegava à marca de 380 ppm. Com 
base em medições mais recentes, podemos ob-
servar que a preocupação tinha fundamento: 
a partir de 2016, em todos os meses a marca 
de 400 ppm foi ultrapassada. O planeta atingiu 
a mesma concentração de CO2 atmosférico de 
800 mil anos atrás. 
Para os pesquisadores, o patamar de 410 ppm 
torna-se um risco maior pela relação com o au-
mento da temperatura global. A Terra poderá 
repetir a temperatura do período Eemiano, de 
cerca de 115 mil anos atrás, quando a tempera-
tura global era em torno de 2 ºC acima da mé-
dia do século XX. Naquele período, havia menos 
gelo e o mar estava entre 6 e 9 metros acima 
dos níveis atuais. Em 2019, a agência NOAA di-
vulgou uma média de 415 ppm.
 8. Indique duas possíveis consequências ambientais geradas pelo contínuo aumento da concentração de 
CO2 na atmosfera. 
 9. Indique duas possíveis consequências ambientais geradas pelo aumento da temperatura média global. 
 10. Agora vamos olhar para um passado mais distante. Nos gráficos anteriores, analisamos dados recentes. 
Observe o gráfico a seguir:
NOAA. Trends in atmospheric carbon. Disponível em: https://
www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/. 
Acesso em: 08 set. 2020.
 # Figura 2.4 – Registros da concentração de dióxido de carbono 
na atmosfera observada em Mauna Loa, entre 2013 e 2016.
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390
1 2 3 4 5 6
Meses
7 8 9 10 11 12
400
410
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2013 2014 2015 2016
Dióxido de carbono ultrapassa as 
400 partes por milhão
Mauna Loa, Havaí
Law Dome Ice Core, Antártida
270
10
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11
00
12
00
13
00
14
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15
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17
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18
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19
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280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
Dióxido de
carbono (ppm)
Ano
Concentração de dióxido de carbono
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 a) Dados históricos de concentração de CO2 foram coletados de amostras de gelo profundo da Antártida. Anali-
sando o gráfico, a partir de que ponto da história é possível observar um aumento significativo da concentração 
de CO2?
 b) Que eventos históricos desse período podem nos ajudar a compreender o fenômeno observado no gráfico?
MARIN, F. R. et al. Intensificação sustentável da agricultura brasileira: 
cenários para 2050. Revista de Política Agrícola, ano 25, 
n. 108 3, jul./ago./set. 2016. Disponível em: https://seer.sede.embrapa.br/
index.php/RPA/article/view/1160/1016. Acesso em: 15 abr. 2020.
 # Figura 2.5 – Registros da concentração de dióxido de carbono no 
último milênio.
44 Cap’tulo 2
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Fonte dos gráficos: SCRIPPS INSTITUTION OF OCEANOGRAPHY. The Keeling Curve. Disponível em: https://
scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/. Acesso em: 15 abr. 2020.
 # Figura 2.6 – Três possíveis cenários futuros com relação à emissão de CO2 atmosférico.
 a) O que cada um desses cenários representa para o futuro da humanidade?
 b) Que fatores ecológicos e ações humanas exercem influência sobre um possível Cenário 1 em nosso futuro?
 c) O que poderia ser feito para que o Cenário 3 se tornasse uma realidade em nosso futuro?
 d) Que dados adicionais gerados pelos cientistas poderiam ajudar a construir uma previsão com maior grau de 
certeza?
 2. Debata, com os colegas e o professor, uma forma de divulgar os conhecimentos construídos a partir dessa 
investigação para a comunidade escolar.
1800
200
300
400
500
600
700
800
Dados históricos de CO
2
Quantidade prevista de CO
2
CO
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 atmosférico
1850 1900 1950 2000 2050 2100
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Dados históricos de CO
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Quantidade prevista de CO
2
Concentração
de CO
2
 (ppm)
CO
2
 atmosférico
1850 1900 1950 2000 2050 2100
Cenário 1
Cenário 2
Cenário 3
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REFLEXÃO
 1. Agora, vamos refletir sobre o nosso futuro. A NOAA continua gerando dados, e não apenas sobre o passado. Os 
pesquisadores elaboram projeções para o futuro. Observe os três gráficos a seguir:
45Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
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 O ciclo do carbono
Na Atividade 1, observamos dados que indicam o aumento da quantidade de dióxido de carbono na atmosfe-
ra. Mas que fenômenos causam esse aumento expressivo? Esses impactos são reversíveis?
O carbono é fundamental para a manutenção da vida na Terra. Ele faz parte de todas as moléculas orgânicas, 
exercendo papel fundamental na constituição de macromoléculas como os glicídios, os lipídios e as proteínas.
O fl uxo de átomos de carbono na natureza envolve ciclagens no solo, na água, na atmosfera e nos seres vivos. 
Podemos compreendê-lo melhor tendo como base dois grandes processos articulados: um de fl uxo rápido en-
volvendo organismos vivos, via fotossíntese e respiração celular; e outro, de fl uxo lento, envolvendo o depósito e 
a liberação de átomos de carbono ao longo de milhões de anos. Esses dois processos, em conjunto, constituem 
o ciclo do carbono (fi gura 2.7).
Organismos heterótrofos e autótrofos estabelecem relações entre si por meio do carbono. Os seres hetero-
trófi cos usam os compostos de carbono (principalmente açúcares como a glicose) como fonte de energia por 
meio do processo de respiração celular. Na respiração aeróbica, é necessário gás oxigênio (O2), que é obtido da 
atmosfera ou que se encontra dissolvido em água.
Os autótrofos captam o CO2 atmosférico ou da água, transformando-o em glicose (C6H12O6). Além disso, realizam 
o processo de respiração celular, consumindo parte da glicose na respiração (fi gura 2.8). Assim, também absorvem 
oxigênio e liberam dióxido de carbono.
oceanos
dióxido de carbono na atmosfera
erosão de erosão de 
rochas terrestresrochas terrestres
carbono no solo
carbono fóssil respiração e 
decomposição microbiana
lixiviação
fotossíntese
terrestre
respiração
suspensão
sedimentos
no oceano
emissões
humanas
troca de gases 
entre ar e oceano
respiração
fotossíntese
marinha
# Figura 2.7 – Ciclo do carbono. Os elementos não estão representados em proporção. Cores fantasia.
• Fotossíntese:
6 CO2(g) 1 12 H2O(L) 1 luz solar ñ C6H12O6(aq) 1 6 O2(g) 1 6 H2O(L)
 Dióxido de carbono Água Glicose Gás oxigênio Água
Os seres autótrofos produzem glicose a partir de substâncias inorgânicas (CO2), água (H2O) e uma fonte ener-
gética. Se a energia utilizada for luminosa, são chamados de seres fotossintetizantes; se a energia for química, 
são chamados de quimiossintetizantes. 
Na fotossíntese, ainda, o dióxido de carbono (CO2) do ar é fonte de átomos de carbono e gera como subpro-
duto o gás oxigênio, que é liberado na atmosfera. Todo esse processo ocorre no interior de organelas chamadas 
de cloroplastos.
• Respiração celular:
C6H12O6(aq) 1 6 O2(g) ñ 6 CO2(g) 1 6 H2O(L)
 Glicose Gás oxigênio Dióxido de carbono Água
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46 Cap’tulo 2
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As equações abaixo representam o processo de formação do carbonato de cálcio no fundo dos oceanos.
ñ
1 ñ
ñ 1
ñ 1
1 ñ
1 2
2 1 2
1 2
CO (g) CO (aq)
CO (aq) H O(g) H CO (aq)
H CO (aq) H (aq) HCO (aq)
HCO (aq) H (aq) CO (aq)
Ca (aq) CO (aq) CaCO (s)
2 2
2 2 2 3
2 3 3
2
3 3
2
2
3
2
3
No ambiente terrestre, por sua vez, o carbono chega ao solo por meio da decomposição de matéria orgânica 
ou do desgaste de rochas e minerais terrestres. 
Abaixo da crosta terrestre, tanto continental quanto oceânica, podem ser encontrados os combustíveis fós-
seis, restos de matéria orgânica que foram decompostos anaerobicamente e permanecem depositados no in-
terior da Terra por milhões de anos. Nesse tipo de decomposição, organismos detritívoros (seres vivos que se 
nutrem de detritos orgânicos) não convertem o carbono orgânico em gás carbônico. As moléculas orgânicas, 
então, formam grandes depósitos que, em decorrência da pressão e da escassez de gás oxigênio, podem, ao 
longo de milhões de anos, formar turfa, carvão, petróleo e gás natural. A forma de retorno desse carbono mais 
profundo à atmosfera ocorre por meio da erupção de vulcões e fontes hidrotermais vulcânicas. Desde a Revolu-
ção Industrial, a partir do século XVII, atividades antrópicas também favorecem a liberação de carbono pelo uso 
de combustíveis fósseis, o que discutiremos mais adiante.
 1. Como os processos “rápido” e “lento” do ciclo do carbono estão associados?
 2. Defi na, com base no texto, organismos autótrofos e heterótrofos. 
 3. Nem todos os organismos heterótrofos realizam a respiração celular como forma de obtenção de energia. 
Que outros meios de obtenção de energia são observados na natureza? De que forma esses processos 
diferem da respiração celular?
 4. Como processos biológicos possibilitam a movimentação do carbono da atmosfera para o ambiente ter-
restre e, então, o devolvem para a atmosfera?
EXERCÍCIOS
vapor de água
# Figura 2.8 – No interior de uma célula vegetal 
ocorrem os processos de fotossíntese e respiração 
celular. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
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fotossíntese
seiva do xilema
(água 1 sais minerais)
respiração 
celular
glicose
oxigênio
dióxido de 
carbono
energia
As mitocôndrias são as organelas responsáveis pela respiração celular. É ne-
las que as moléculas de glicose e o oxigênio são transformados, liberando 
energia e formando dióxido de carbono e água como produtos. 
Em ambientes como o solo, a água e o ar, o ciclo do carbono é mais lento, 
pois envolve processos nos quais os átomos de carbono são armazenados na 
forma de minérios por longos períodos em depósitos como nos 
oceanos, nas rochas e no interior da Terra.
O dióxido de carbono atmosférico influencia a forma-
ção de depósitos de carbono ao longo do tempo 
geológico. O CO2 atmosférico pode se dissolver 
na água, na forma de íons capazes de reagir for-
mando o carbonato de cálcio (CaCO3). O dióxido 
de carbono é sequestrado da atmosfera ao reagir 
com a molécula de água dos oceanos. Forma, en-
tão, o ácido carbônico (H2CO3), que ao se disso-
ciar libera prótons (H1) e íons bicarbonato 
(HCO3
2). Estes, por sua vez, se dissociam e libe-
ram prótons H1 e íons carbonato (CO3
22). Os 
íons cálcio podem se ligar aos íons carbonato, 
formando carbonato de cálcio (CaCO3), que se 
sedimenta no fundo dos oceanos.
47Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífi ca
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 Interferência humana no ciclo do carbono
Nos últimos 150 anos, a humanidade tem utilizado os combustíveis fósseis como fonte primária de energia. 
Segundo dados da Agência Internacional de Energia (IEA, sigla do inglês), em 2016, 81,1% da matriz energética 
mundial provieram de combustíveis fósseis como carvão, gás natural, petróleo e derivados. Segundo a Empresa 
de Pesquisa Energética, em 2018, o Brasil teve 52,7% de energia proveniente de combustíveis fósseis.
Principais combustíveis fósseis: petróleo e gás natural
O petróleo e o gás natural podem ser extraídos de bacias sedimentares, tanto de oceanos quanto do solo 
terrestre. O material extraído é transportado até o continente, onde ocorre seu processamento e distribuição. 
No oceano, o petróleo e o gás natural são extraídos por plataformas que podem ser de diferentes tipos (fi gura 
2.9). As estruturas envolvidas na perfuração de poços no fundo do oceano, para a extração de petróleo e/ou gás 
natural,são feitas com o uso de tecnologias avançadas. A plataforma pode ser fi xada ao solo marinho, pode ser 
uma ilha artifi cial ou, ainda, pode fl utuar.
fi xa autoelevável semissubmersível FPSO navio-sonda
# Figura 2.9 – Diferentes tipos de plataformas petrolíferas atualmente funcionando na costa brasileira. Os elementos 
não estão representados em proporção. Cores fantasia.
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Carvão
Material formado por restos vegetais acumulados por milhões de anos, a partir de um processo denominado 
encarboniza•‹o. Quanto maior o tempo despendido em sua formação, maior é a concentração de carbono no 
depósito e a sua capacidade energética. Há, também, o carvão artifi cial ou vegetal, gerado a partir da queima 
controlada de madeira em condições de pouco oxigênio.
Petróleo
Material constituído de hidrocarbonetos e materiais de consistência 
oleosa, formado principalmente da sedimentação de matéria orgânica no 
fundo dos oceanos ao longo de milhões de anos (fi gura 2.10). É encon-
trado entre a crosta terrestre e o manto, nos limites entre as placas tectô-
nicas, sobretudo em bacias sedimentares. Diversos produtos utilizados no 
dia a dia são produzidos do petróleo: gasolina, gás liquefeito de petróleo 
(GLP), querosene, óleo diesel, produtos asfálticos, polímeros, etc.
Gás natural
Mistura gasosa, obtida nas bacias sedimentares marinhas e terrestres, que pode ou não estar associada ao 
petróleo. Ele é composto de hidrocarbonetos, principalmente metano (CH4). É usado na indústria petroquímica 
para a produção de metanol, amônia e ureia. O gás natural veicular (GNV) é um combustível proveniente do gás 
natural utilizado como alternativa à gasolina ou ao etanol nos veículos. 
Desde a Revolução Industrial, a humanidade libera, de forma desenfreada, monóxido e dióxido de carbono 
na atmosfera. A queima libera no ar o carbono que estava contido nos combustíveis fósseis há milhões de anos.
Para compreendermos os riscos dessa interferência humana no ciclo do carbono, é importante levar em con-
sideração um fenômeno natural: o efeito estufa.
# Figura 2.10 – Petróleo cru escoando 
em tubulação coletora.
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 O efeito estufa
O efeito estufa é um fenômeno natural. Parte da radiação so-
lar que atravessa a atmosfera é refletida de volta ao espaço, mas 
uma parcela da energia refletida é retida pela atmosfera e aquece 
a Terra. O efeito estufa ocorre por causa da ação de certos gases 
capazes de reter a radiação infravermelha. O vapor de água (H2O) 
e o gás carbônico (CO2) são os principais “gases estufa”. Metano 
(CH4), óxido nitroso (N2O), ozônio (O3) e vários clorofluorcarbonos 
também são gases estufa.
É por meio do efeito estufa que a temperatura da Terra se man-
tém estável, o que possibilita o desenvolvimento das formas de vida 
como as conhecemos. Sem o efeito estufa, estima-se que a tempe-
ratura média da superfície terrestre seria em torno de −18 °C. 
No panorama geral, quando os raios solares atingem a Terra, uma 
parte é absorvida pela atmosfera e pela superfície do planeta e o 
restante é refletido de volta para o espaço (figura 2.11). A cada 
ano, a Terra recebe aproximadamente 3 3 1024 Joules (J) de energia 
do Sol. Dessa energia, 30% são refletidos e retornam ao espaço; 
47% são absorvidos pelo solo e pelos oceanos e 23% são absorvi-
dos pela atmosfera. Apenas 0,02% da energia solar é utilizada pe-
las plantas no processo de fotossíntese.
 O aquecimento global
Concentrações cada vez mais elevadas de CO2 na atmosfera têm tor-
nado o efeito estufa um fenômeno preocupante, já que uma concentra-
ção mais alta de gases estufa na atmosfera significa maior retenção de 
energia infravermelha pela atmosfera terrestre. A queima de combustí-
veis fósseis tem sido considerada a principal causa antrópica da elevação 
do CO2 atmosférico. Apesar disso, a queima de madeira em muitos paí-
ses ainda é intensa e contribui para essa tendência (figura 2.12). 
A elevação da temperatura média global ao longo do século XX evi-
dencia o aumento da retenção de energia infravermelha na Terra, que 
ficou conhecido como aquecimento global. Na realidade, a atmos-
fera teria se aquecido ainda mais se não fossem os oceanos a absorver 
grandes quantidades de energia térmica ao longo das últimas décadas. 
Cientistas de todo o mundo têm evidenciado a ocorrência do aquecimento global. O derretimento das calotas 
polares e da neve no topo de altas montanhas, a elevação do nível do mar, a alteração dos regimes de chuva 
e o branqueamento de corais são eventos que corroboram a ideia de que a Terra vem sofrendo o processo de 
aquecimento global. Pesquisadores da British Antartic Survey, instituição do Reino Unido que desenvolve pes-
quisas interdisciplinares nas regiões polares na tentativa de compreender os impactos a que a Terra está sujeita, 
constataram que, ao redor da península Antártica, o limiar de derretimento de gelo ocorre a −2,5 °C. Desde o 
final da década de 1970, é notada uma redução expressiva das plataformas de gelo, o que é também evidencia-
da por imagens de satélite. 
O derretimento das calotas polares tem grande impacto sobre a fauna dos polos, como focas, ursos-polares e 
pinguins, que têm seus habitat reduzidos. Seres vivos distantes dos polos também são afetados pelo aquecimen-
to global. A redução mundial das populações de anfíbios é um indicador importante nesse sentido, pois estes 
animais são afetados pela redução de ambientes úmidos e, também, por outras pressões ambientais, como a 
poluição de mananciais e o aumento das radiações ultravioleta.
É importante compreender que, há milhares de anos, também houve alterações climáticas no globo terrestre; 
porém, essas alterações foram graduais e em maior escala de tempo, permitindo maior tempo de transformação 
de linhagens de seres vivos que respondiam às pressões ambientais por meio da seleção natural. Além disso, em 
razão da ação humana, os habitat estão bastante fragmentados, dificultando a dispersão de plantas e animais. 
Joule (J): unidade de energia que equivale a 0,24 caloria.
 # Figura 2.11 – Ao atingirem a Terra, uma 
parte dos raios solares é absorvida pela 
atmosfera e pela superfície do planeta e 
o restante é refletido para o espaço. Os 
elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
 # Figura 2.12 – As queimadas, além de 
modificarem a paisagem, a flora e a fauna, 
contribuem para a emissão de gases estufa. 
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49Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
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Acredita-se que o aquecimento global é responsável pela elevação das taxas de evaporação de águas superfi-
ciais oceânicas, o que gera tempestades tropicais mais severas. Além disso, estudos apontam que doenças tro-
picais também poderão se tornar mais comuns, já que o aquecimento global poderá favorecer a proliferação de 
muitos patógenos em maiores latitudes. 
Por fim, mas não menos importante, uma das grandes preocupações geradas pelo aquecimento global são 
os impactos sobre a circulação termoalina (ou termossalina), que consiste na movimentação das massas de 
água nos oceanos por variação de densidade em decorrência da diferença de temperatura e salinidade 
(figura 2.13). A formação de massas de águas mais densas ocorre pela redução de temperatura e pelo au-
mento de salinidade devido à formação de gelo nos polos. Águas mais frias afundam e fluem em direção ao 
equador, onde tornam a aquecer e chegam à superfície, transportando calor por todo o globo terrestre. 
Pesquisadores têm tentado compreender até que ponto a circulação termoalina se manteria estável diante do 
derretimento de gelo, que acarreta o acréscimo de água doce aos oceanos, gerando alterações de salinidade. Pro-
jeções de pesquisadores da Universidade de Berna, na Suíça, indicam que o aumento dosníveis de CO2 atmosféri-
co para o patamar de 
750 ppm significaria 
o colapso dessa cir-
culação. A interrup-
ção do transporte de 
calor gerado pelas 
correntes poderia co-
locar nosso planeta 
diante de uma nova 
Era do Gelo.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Quais são as duas principais formas antrópicas de emissão de gás carbônico na atmosfera? Explique cada uma 
delas apontando os seus principais usos pela humanidade. 
2. Em relação aos principais tipos de combustíveis fósseis utilizados atualmente, faça uma comparação entre carvão 
mineral, petróleo e gás natural. Qual deles é mais vantajoso do ponto de vista econômico? Qual é mais vantajoso 
do ponto de vista ecológico? Justifique suas respostas.
3. Enumere duas vantagens e duas desvantagens do uso de combustíveis fósseis como fontes de energia pela humanidade. 
4. Imagine que uma usina termoelétrica que utiliza derivados do petróleo para aquecimento da água tenha adotado depu-
radores de gases em suas chaminés. Quais dos efeitos listados na questão anterior ainda continuarão existindo?
Ações individuais e coletivas 
visando à sustentabilidade
Quando tratamos da queima de combustíveis fós-
seis ou da emissão de CO2, pode parecer que ações 
individuais sejam incipientes. De certo modo, esse tipo 
de compreensão faz sentido, se pensarmos na neces-
sidade de uma ação conjunta relacionada aos meios 
de produção e geração de energia mundial em prol 
do meio ambiente e da sustentabilidade. Apesar disso, 
os processos de conscientização individual são funda-
mentais para a mudança de comportamentos sociais 
que podem atrair o interesse e a opinião pública mun-
dial. Direta ou indiretamente, consumimos alimen-
tos, vestuários, objetos e serviços que demandaram 
exploração, produção, transporte e comercialização. 
Reduzir o consumo é uma alternativa para mitigar os 
impactos ambientais.
Pensemos, por exemplo, no uso de sacolas plásticas 
na fila do supermercado.
• Ao ir ao mercado, você utiliza sacolas plásticas des-
cartáveis ou uma sacola reutilizável? 
• Quando você utiliza(va) sacolas plásticas, quantos itens 
coloca(va) em cada uma? Essas sacolas são (eram) 
resistentes?
• Caso ainda use sacolas plásticas, qual é o seu critério 
para pegar uma nova sacola enquanto está empaco-
tando suas compras?
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 # Figura 2.13 – Mapa 
da circulação 
termoalina.
Circulação termoalina
0º
OCEANO
ATLÂNTICO
OCEANO
ÍNDICO
OCEANO
PACÍFICO
OCEANO
PACÍFICO
OCEANO GLACIAL ÁRTICO
OCEANO GLACIAL ANTÁRTICO
0º
180º
Equador
Trópico de Câncer
Trópico de Capricórnio
Círculo Polar Ártico
Círculo Polar Antártico
Fluxo frio de superfície
Fluxo quente de superfí
cie
M
er
id
ia
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o
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e 
G
re
en
w
ic
h
0 2780
km
fonte do mapa: http://
www.ces.fau.edu/nasa/
module-3/why-does-
temperature-vary/
ocean-currents.php
50 Cap’tulo 2
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Esse tipo de raciocínio pode ser usado em diversas situa-
ções de nosso cotidiano, como o consumo de alimentos e 
bebidas em embalagens recicláveis ou retornáveis; a valo-
rização de mercadorias e serviços locais; e o uso de meios 
alternativos de transporte, como a bicicleta ou o transpor-
te coletivo. Essas ações estabelecem uma nova forma de 
relacionamento com o meio ambiente e o mundo. 
Do ponto de vista coletivo, é necessário pensar em 
ações amplas, que promovam a conscientização da 
comunidade, de agentes públicos e privados, de dife-
rentes organizações e países. 
No Brasil existem grandes desafios, pois o país é o sé-
timo maior emissor de gases estufa do mundo. A maior 
porção responsável pela queima de combustíveis fósseis 
em território nacional se concentra nos setores de trans-
porte, indústria e geração de energia elétrica.
As políticas ambientais brasileiras estão, em grande par-
te, vinculadas a acordos internacionais. Discussões em nível 
mundial buscam alternativas para amenizar o aquecimento 
global, diminuir a emissão de gás carbônico na atmosfera e 
o aumento do buraco na camada de ozônio. 
Além das iniciativas governamentais, ações em nível na-
cional ocorrem a partir de organizações da sociedade civil. 
Existem ONGs (organizações não governamentais), gru-
pos sociais, associações de bairro, projetos e pesquisas de 
universidades e escolas. Esses grupos desenvolvem uma 
série de projetos que visam divulgar e promover ações 
sustentáveis com relação à poluição e à emissão de gases 
estufa. Além disso, organizações da sociedade civil são 
iniciativas importantes para o acompanhamento e a fis-
calização das ações governamentais com relação ao meio 
ambiente e das mudanças em indicadores ambientais.
Acordos climáticos internacionais
O final do século XX e o início do século XXI têm sido preocupantes do ponto de vista ambiental. Essa 
questão tem mobilizado diferentes nações a pensar alternativas e propor acordos para ações em nível in-
ternacional. No ano de 1988, foi criado o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, cuja sigla 
em inglês é IPCC. Essa instância da ONU organiza e divulga dados sobre mudanças climáticas no mundo e, 
dessa forma, promove a circulação de dados relevantes para que esforços e tratados entre os países sejam 
articulados em torno dos principais desafios mundiais quanto ao meio ambiente. 
Em 1992, o Brasil sediou a Convenção sobre as Mudanças Climáticas, denominada de ECO-92, no Rio de 
Janeiro. O acordo definiu o papel de cada país participante no controle do aquecimento global. Além disso, o 
encontro ressaltou a preservação das florestas como importante objetivo de conservação ambiental. 
No ano de 1997, foi redigido o Protocolo de Kyoto, um tratado internacional propondo uma série de dire-
trizes com o objetivo central de amenizar os efeitos nocivos do aumento do efeito estufa e do aquecimento 
global. Os países signatários firmaram um compromisso de redução das emissões de gases estufa em cerca 
de 5%, em especial o dióxido de carbono. Muitos países se recusaram a assinar o acordo, inclusive os Estados 
Unidos, maior emissor de CO2, com cerca de 24% do total mundial.
Em 2015, o Acordo de Paris ocorreu como “sucessor” do Protocolo de Kyoto. Diferentemente do anterior, 
o novo tratado não se pautou na obrigatoriedade da redução das emissões de gases estufa, mas no envol-
vimento voluntário dos países e na transparência. O objetivo foi propor alternativas para auxiliar países 
em desenvolvimento a adaptar suas emissões, tendo em vista seus processos de industrialização, além da 
proposta de conter o aumento da temperatura global em 1,5 °C. Em 2019, entrou em vigor a Emenda 
de Kigali, que visa eliminar o consumo de hidrofluorocarbonetos (HFC), potentes gases estufa.
DIALOGANDO COM ASDIALOGANDO COM AS CIÊNCIAS HUMANAS E SOCIAIS APLICADAS
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. “Reduzir” e “reutilizar” estão entre as ações individuais voltadas para a mitigação dos impactos humanos sobre o 
ciclo do carbono. Liste dois exemplos concretos de seu cotidiano para cada uma dessas ações. 
2. Como o “reduzir” e o “reutilizar” têm impacto sobre o ciclo do carbono?
3. Uma das questões mais discutidas em nível nacional e internacional com relação às mudanças climáticas é a redu-
ção do uso de combustíveis fósseis. Liste algumas alternativas viáveis nesse sentido.
4. Qual das alternativas mencionadas na questão anterior parece ser mais promissora no contexto brasileiro? Justifi-
que sua resposta. 
5. Muitos países assinaram o Protocolo de Kyoto. Os Estados Unidos não assinaram, indicando que o acordo vai con-
tra os interesses do país, o que gerou uma série de críticas. Você considera tais críticas justificáveis? Por quê?
6. Pesquise alguma iniciativa da sociedade civil próxima a você que visa divulgar e promover ações de preservação 
ambiental e sustentabilidade. Pense em ONGs, associações de bairro ou até mesmo sua própria escola. Quais são 
as atividades desenvolvidas nesse projeto?
7. Pense em alguma campanha de conscientização sobre a emissão de gases estufa. Discuta com o professor uma 
formade realizar essa divulgação. Sugestões: elaboração de uma postagem em rede social, uso de hashtags da 
escola para divulgar aos membros da comunidade escolar, produção de um breve vídeo explicativo.
51Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
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Neste projeto, você e os colegas deverão pesquisar, 
selecionar dados e argumentar para construir ideias 
sobre o aquecimento global. As Partes A e C do pro-
jeto serão realizadas em grupo. A Parte B será realiza-
da por meio de um júri simulado.
PARTE A
 1. Em grupos, discutam as seguintes questões e pro-
duzam uma síntese escrita: O que sabemos sobre 
aquecimento global? O que gostaríamos de saber 
sobre aquecimento global e sobre o efeito estufa?
 2. Façam um levantamento de notícias sobre os temas 
aquecimento global e efeito estufa. Utilizem jornais, 
revistas e sites da internet para reunir informações.
 3. Em grupos, identifiquem os principais argumen-
tos e ideias apresentados nessas notícias e bus-
quem se posicionar em relação a eles.
PARTE B
 1. Com base na análise, haverá um júri simulado e a 
turma será organizada em três grupos:
 a) Aqueles que consideram o impacto das ações 
humanas no aquecimento global.
 b) Aqueles que são céticos quanto às ações huma-
nas no aquecimento global.
 c) Aqueles que não conseguiram formar uma opi-
nião serão o júri. Caso não haja estudantes neste 
item, deve-se separar alguns dos dois primeiros 
grupos para compor o terceiro.
 2. Os dois primeiros grupos deverão reunir dados 
que considerem importantes para defender suas 
respectivas posições. O grupo do júri deverá le-
vantar algumas questões que precisam ser escla-
recidas para que possa decidir se o ser humano é 
o responsável pelo aquecimento global ou se este 
é um efeito natural.
 3. O desenvolvimento do debate deverá compreen-
der três momentos:
• Defesa da ideia do grupo que inicia a fala.
• Réplica do grupo com posição contrária.
• Tréplica do grupo que iniciou a fala.
 Este ciclo de três momentos poderá se repetir 
até que as diversas propostas, dados e argumen-
tos preparados pelos dois grupos tenham sido 
compartilhados. O júri deverá permanecer atento 
às colocações dos colegas e fazer suas anotações. 
 4. Após o debate, o júri deverá se reunir em um es-
paço reservado. Os alunos que compõem o júri 
deverão, então, fazer a discussão entre eles para 
ponderar e tomar uma decisão sobre o debate. A 
posição assumida pelo júri deverá ser redigida em 
um texto escrito, justificando a escolha com base 
nos argumentos trazidos pelos outros dois grupos. 
 5. A decisão do júri será lida por um de seus mem-
bros para toda a turma.
PARTE C
 1. Para refletir sobre as controvérsias envolvendo o 
aquecimento global, leia, em grupo, o texto a 
seguir: 
O debate científico sobre o 
aquecimento global antropogênico 
Como é bem sabido, a pesquisa científica 
sobre o sistema climático da Terra é um ramo 
interdisciplinar que envolve diversas áreas do 
conhecimento, envolvendo a contribuição de 
climatologistas, geólogos, glaciologistas, me-
teorologistas, oceanólogos, biólogos, químicos 
e físicos. Esta natureza interdisciplinar e com-
plexa do comportamento do sistema terrestre 
impõe um grande desafio aos cientistas, inclu-
sive quando precisam sintetizar em relatórios o 
conhecimento adquirido. Algumas das questões 
mais debatidas dizem respeito ao clima global, 
sua variabilidade natural, previsibilidade e prin-
cipalmente sua suscetibilidade à ação humana.
O debate em torno do aquecimento global e de 
suas causas, naturais ou antropogênicas, é um 
tema polêmico com considerável repercussão 
midiática. De um lado, aparentemente a maioria 
da comunidade científica considera que o aque-
cimento global antropogênico é uma realidade, 
contudo, há aqueles cientistas que se dizem céti-
cos ou contrários à ideia de que o homem possa 
estar impactando o clima. Diante deste cenário, o 
leigo se encontra num impasse, afinal, quem são 
os especialistas? Como distinguir um especialis-
ta confiável? Sabe-se, por exemplo, que a opinião 
de um cientista individual pode ser motivada por 
diversos pressupostos (metafísicos, valores pes-
soais, interesses, desejo de fama, etc.). Uma saída 
para o leigo seria confiar no consenso científico, 
Controvérsias em torno do aquecimento global
PROJETO 
52 Cap’tulo 2
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cuja opinião refletiria a posição da comunidade 
científica da área.
A pergunta que surge, então, é se podemos 
confiar no dito consenso científico sobre aque-
cimento global antropogênico. E, anterior a essa, 
existe mesmo tal consenso? A pequena revisão 
da literatura abaixo fornece subsídios ao leitor in-
teressado em investigar essas questões, para que 
possa tirar suas próprias conclusões sobre o tema.
Antes de prosseguir, contudo, uma palavra so-
bre o papel do consenso na ciência. Como muito 
bem sabemos, a história da ciência nos ensina a 
ser humildes no que concerne ao conhecimento 
científico em vigor, pois sempre existe a possibi-
lidade de que questões atualmente considera-
das como resolvidas sejam reabertas no futuro, 
transformando o consenso vigente numa nova 
controvérsia. Ao mesmo tempo, é uma constata-
ção histórica a de que sempre existem remanes-
centes que continuam a defender sua posição, 
mesmo após a grande maioria da comunidade 
científica considerar a controvérsia encerrada. 
Por exemplo, no caso da história da Geologia, o 
geólogo russo Beloussov [...] durante a década 
de 1970 apresentou forte resistência à teoria da 
deriva continental (e placas tectônicas), mesmo 
após a grande maioria da comunidade científica 
ter considerado a controvérsia resolvida (Andrew 
Lugg. Disagreement in Science, 1978).
Relativo ao tema das controvérsias científicas, 
em seu ensaio Scientific controversy and its termi-
nation (1987), Ernam McMullin (1987, p. 51) nos 
oferece a seguinte caracterização de uma con-
trovérsia científica:
[...] controvérsia é uma disputa pública e persisten-
temente mantida. Uma controvérsia científica se ocu-
pa com uma questão de crença. Cada lado argumenta 
que o outro está errado e que eles mesmos estão certos, 
ou pelo menos tem o melhor caso. [...] Existe argumen-
to e contra-argumento. E a troca é pública [...]. Um 
desacordo entre dois cientistas, não importando quão 
profundo, não é suficiente para constituir uma contro-
vérsia até que os termos do seu desacordo sejam do 
conhecimento da comunidade científica em geral.
Como podemos notar na passagem acima, 
um simples desacordo entre dois cientistas 
não é suficiente para constituir uma contro-
vérsia científica. Nas controvérsias científicas 
há uma peculiaridade envolvida, característica 
da ciência, a saber, a presença da comunidade 
científica. Mesmo que uma controvérsia inicie 
com dois indivíduos, ela é essencialmente uma 
atividade comunitária, de modo que outros 
membros da comunidade, com a competência 
necessária, podem tomar parte da controvérsia 
ou julgar os méritos de cada posição.
Neste contexto, um consenso científico legíti-
mo é aquele em que foram consideradas todas as 
evidências relevantes para o caso e onde ocorreu 
um longo processo de crítica (argumento e con-
tra-argumento) entre os pares (seja através de 
processos de peer review ou debates, etc.), ou seja, 
“todas” as críticas legítimas e argumentos contrá-
rios foram devidamente respondidas e soluciona-
das, passando pelo escrutínio da crítica da comu-
nidade científica. É claro que, como visto, devido 
ao dinamismo da ciência, com o surgimento de 
novas evidências, etc., este processo não é infalí-
vel. Contudo, como também nos mostra a histó-
ria da ciência, é um processo que tem fornecido à 
humanidade valiosos conhecimentos científicos.
JUNGES, Alexandre. O debate científico sobre 
o aquecimento global antropogênico. CREF – 
Centro de Referência para o Ensino de Física, 
da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 
2016. Disponível em: https://www.if.ufrgs.br/
novocref/?contact-pergunta=o-debate-cientifico-sobre-o-aquecimento-global-antropogenico-i. 
Acesso em: 23 abr. 2020.
REFLEXÃO
 1. Debata com o seu grupo as seguintes questões:
 a) Tendo em vista a discussão trazida no texto e a 
atividade do júri simulado, qual seria o papel da 
argumentação no trabalho do cientista?
 b) Como os cientistas buscam resolver possíveis 
controvérsias que surgem no desenvolvimento 
do conhecimento científico?
 2. Escreva um parágrafo discutindo que meios uma 
pessoa que não é cientista deve buscar para com-
preender uma questão que envolve uma contro-
vérsia científica.
 3. Com base no debate e nas discussões que tivemos 
até aqui, como vocês se posicionam diante da con-
trovérsia sobre o aquecimento global? Discuta com 
os colegas de grupo e escreva um texto individual.
• UNIVERSITY OF COLORADO BOULDER. Interactive Simulations. O efeito estufa. Neste site, em inglês, você vai ter acesso a uma 
simulação do efeito estufa. Vai poder observar como os gases estufa afetam o clima, além de explorar a atmosfera durante a 
Era Glacial e hoje. Na simulação é possível acompanhar o que acontece quando aparecem nuvens, alterar as concentrações 
de gases estufa e ver como a temperatura muda. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/greenhouse.
 Acesso em: 24 jul. 2020.
53Aquecimento global: discutindo uma questão sociocientífica
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Competências gerais: 1, 2, 7 e 10 Competências específicas: 1, 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT104), (EM13CNT105), (EM13CNT206), 
(EM13CNT304) e (EM13CNT306)
Impactos humanos nos ciclos do 
nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
A sigla NPK indica fertilizantes compostos de ni-
trogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). A agricultu-
ra em larga escala, da qual o mundo moderno se 
tornou dependente, exige o uso desses fertilizantes 
para impedir o esgotamento do solo. A produção 
agrícola é fundamental para a alimentação humana 
e produtos como fertilizantes e agrotóxicos se tor-
naram comuns nas últimas décadas. Por um lado, 
há uma demanda importante em todo o mundo 
pela produção de alimentos (figura 3.1). Por outro 
lado, questões de saúde e ambientais questionam a 
segurança desses alimentos.
Mas como esses produtos interferem no meio am-
biente? Como os ciclos biogeoquímicos são afetados 
pelas ações humanas? Neste capítulo, você vai analisar 
essas questões, ponderando diferentes pontos de vista 
e seus respectivos argumentos, construindo uma visão 
crítica para tomar decisões com base científica.
6_CN_Mortimer_ScO2g21_U1_
C3_LE_f001 – NOVO - Por favor, 
Adubador motorizado de NPK 
em uma grande plantação. A 
foto deve ser bonita, pois é uma 
abertura de capítulo. Local e data 
se possível.
As fronteiras planetárias
INVESTIGAÇÃO
Nesta atividade, você vai compreender a importância 
de pensarmos e agirmos globalmente. Para nos ajudar, 
vamos aprofundar os estudos dos ciclos biogeoquími-
cos, compreendendo as nove fronteiras planetárias.
PARTE A
O QUE FAZER
 1. Leia o texto com atenção e debata com um cole-
ga as questões a seguir.
As fronteiras planetárias
No ano de 2009, um grupo de respeitados pesquisa-
dores internacionais publicou um artigo no qual uma 
nova abordagem para lidar com as ameaças ambien-
tais globais foi apresentada. A abordagem das “fron-
teiras planetárias” (ou limites planetários) tem como 
base os processos críticos que regulam o funciona-
mento do sistema terrestre e identifica níveis de per-
turbação antrópica. Fronteiras planetárias são níveis 
de perturbação humana do sistema terrestre estabele-
cidos cientificamente que, quando ultrapassados, alte-
ram significativamente o funcionamento do sistema. 
O grupo de pesquisadores identificou nove pro-
cessos críticos que regulam o funcionamento do sis-
tema terrestre e verificou em que ponto da fronteira 
cada um deles estava. A ideia dessa abordagem é 
definir um “espaço operacional planetário seguro” 
que permitia à humanidade continuar a existir de 
forma sustentável.
Segundo o coordenador do projeto, professor Johan 
Rockstrom, diretor do Stockholm Resilience Centre, 
da Universidade de Estocolmo, “violar as fronteiras 
planetárias poderá ser devastador para a humanida-
de, mas, se a humanidade as respeitar, teremos um 
futuro sustentável por séculos”. 
 # Figura 3.1 – Adubadores motorizados ampliaram o 
poder de fertilização ou a aplicação de pesticidas em 
grandes plantações. Monte Alegre, MG, 2020.
Cap’tulo 3
T.O.B/Shutterstock
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Rockstrom reforça que, para continuar a viver de forma segura e sustentável, a humanidade precisa reconhe-
cer os limiares críticos dos sistemas terrestres e ficar distante deles, respeitando a natureza dos processos climá-
ticos, geofísicos, atmosféricos e ecológicos da Terra.
Os nove processos críticos para os quais foram definidas as fronteiras planetárias são: mudanças climáticas; 
introdução de novas entidades, como poluentes orgânicos, materiais radioativos, nanomateriais e microplásti-
cos (que impactam a vida na Terra); destruição do ozônio estratosférico; emissão de aerossóis na atmosfera; 
acidificação dos oceanos; ciclos biogeoquímicos (nitrogênio e fósforo); utilização global da água doce; mudan-
ças no uso da terra (por exemplo, conversão de florestas em áreas agrícolas); e integridade da biosfera (perda 
de biodiversidade e extinção de espécies). Na época do estudo, em 2009, três dessas fronteiras já haviam sido 
violadas. No entanto, a figura 3.2 mostra que, em novo estudo realizado em 2015, somou-se a essas três 
ultrapassadas a fronteira das mudanças no uso da terra. Em outras palavras, o ser humano vem modificando 
drasticamente a natureza e ultrapassando os limites de segurança para a própria existência.
 abaixo do limite de risco 
planetário (planeta em segurança)
 zona de incerteza (crescente risco 
planetário)
 acima da zona de incerteza (alto 
risco planetário)
LOKRANTZ, J.; AZOTE. 
Planetary boundaries. 2015. 1 
gráfico. Elaborado com base 
no artigo: STEFFEN, W. et al. 
Planetary boundaries: Guiding 
human development on a 
changing planet. Science, v. 
347, n. 6223, p. 736-746, 15 jan. 
2015. Disponível em: https://
www.stockholmresilience.org/
planetary-boundaries. Acesso 
em: 6 jul. 2020.
 # Figura 3.2 – Representação 
esquemática das nove 
fronteiras planetárias. 
Note que falta quantificar 
a introdução de novas 
entidades, a emissão de 
aerossóis na atmosfera e 
o índice de biodiversidade 
intacta.
REFLEXÃO
 1. Em dupla, respondam às questões a seguir. Elas aju-
darão a compreender melhor as fronteiras planetá-
rias e, principalmente, a representação esquemática.
 a) Analisem as informações contidas na representa-
ção esquemática das fronteiras planetárias. Quais 
são os processos cuja fronteira planetária ultrapas-
sou a zona de incerteza de segurança planetária? 
 b) Elaborem hipóteses capazes de explicar o fato de 
termos ultrapassado as fronteiras planetárias aci-
ma da zona de incerteza.
 c) Para a produção de alimentos na agricultura lati-
fundiária, é necessária a supressão de vegetação 
nativa. Como isso está relacionado com um dos 
processos que mais ultrapassaram o limite de risco 
planetário desse gráfico?
 d) Pensando especificamente na fronteira dos ciclos 
biogeoquímicos, de nitrogênio e fósforo, como 
vocês explicam o fato de termos ultrapassado a 
zona de incerteza atualmente?
J
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1
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mudança climática
introdução 
de novas 
entidades
(ainda não 
quantificadas)
destruição 
do ozônio 
estratosférico
emissão de aerossóis 
na atmosfera (ainda 
não quantificada)
acidificação 
dos oceanos
fluxos biogeoquímicos
ciclo do 
nitrogênio
ciclo do 
fósforo
utilização 
global da 
água doce
mudanças 
no uso da 
terra
índice de biodiversidade 
intacta (ainda não 
quantificada)
extinção por 
milhão de 
espécies ao 
ano
integridade da biosfera
55Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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PARTE B
O QUE FAZER
 1. Leiam o texto a seguir, escrevendo as palavras 
desconhecidas no caderno.
Uma descoberta que 
mudou o mundo
Se alguém lhe pedir para citar as dez ou mes-
mo as cem descobertas científicas mais impor-
tantes do século 20, você provavelmente não 
se lembrará do processo de síntese da amônia. 
Essa descoberta, contudo, é de enorme impor-
tância e foi determinante para configurar a si-
tuação econômica e ambiental existente atual-
mente em nosso planeta. 
Embora o nitrogênio seja um componente 
majoritário da atmosfera terrestre – responde 
por cerca de 78% de sua composição –, ele está 
presente apenas na forma gasosa (N2), incapaz 
de ser aproveitada diretamente pela imensa 
maioria dos seres vivos. Por isso, estes se tor-
nam dependentes da atividade de organismos 
como algumas espécies de bactérias capazes de 
captar o N2 atmosférico e fixá-lo em compostos 
químicos utilizados pelos seres vivos. 
Dentre esses compostos, destaca-se a amô-
nia, formada por um átomo de nitrogênio e três 
de hidrogênio (NH3). Essa molécula pode ser 
transformada em nitritos e nitratos, essenciais 
para a produção tanto dos fertilizantes nitroge-
nados quanto de explosivos e armamentos. [...]
A reação de síntese da amônia foi desenvol-
vida pelos alemães Fritz Haber e Carl Bosch, 
Prêmio Nobel de Química de, respectivamente, 
1918 e 1931.
Posteriormente, outro químico alemão, cha-
mado Carl Bosch (1874-1940), continuou o 
trabalho de Haber e conseguiu implementar 
o uso da síntese de amônia em escala indus-
trial. Por esses feitos, Haber recebeu o No-
bel de Química em 1918, e Bosch, em 1931. 
A forma como essa reação marcou a história 
do século 20 foi tema de um artigo publicado 
na revista Nature Geoscience pelo grupo de Jan 
Willem Erisman, do Centro de Pesquisa Ener-
gética da Holanda.
Explosivos e alimentos
O processo desenvolvido por Haber-Bosch for-
neceu à Alemanha um grande suprimento de 
amônia suficiente para que o país se tornasse 
independente de seus fornecedores habitu-
ais. Com isso, esse composto e seus derivados, 
como o ácido nítrico, poderiam ser empregados 
para produzir explosivos como a nitroglicerina 
e o trinitrotolueno (TNT). 
Acredita-se que isso tenha impedido uma vi-
tória mais rápida das Forças Aliadas na Primeira 
Guerra Mundial, ampliando os efeitos devasta-
dores desse conflito. Estimativas indicam que 
entre 100-150 milhões de mortes em conflitos 
armados durante o século passado possam estar 
diretamente relacionadas com o uso do processo 
desenvolvido por Haber-Bosch. Estima-se que a 
descoberta da síntese da amônia tenha retarda-
do a derrota das forças alemãs no ataque fran-
cês à infantaria alemã na região de Champagne 
em 1917, durante a Primeira Guerra Mundial.
Por outro lado, a síntese de amônia desenvol-
vida por Haber-Bosch proporcionou a produção 
em escala mundial de fertilizantes nitrogenados, 
aumentando a produtividade da agricultura em 
grande parte do planeta. Atribui-se à síntese da 
amônia um aumento de 30 a 50% da produção 
agrícola. Com isso, os fertilizantes nitrogenados 
garantiram a sobrevivência de mais de um quar-
to da população mundial durante o século 20. 
A importância dos fertilizantes nitrogenados 
tem se ampliado nos últimos anos. Estima-se 
que, atualmente, mais da metade da humani-
dade tenha a sua subsistência alimentar asso-
ciada com o processo de fixação de nitrogênio 
desenvolvido por Haber- Bosch.
Impacto ambiental
Os benefícios da síntese da amônia, no entan-
to, têm como contrapartida uma série de efeitos 
nocivos ao meio ambiente. Em 2005, cerca de 
100 milhões de toneladas de nitrogênio foram 
utilizadas globalmente na agricultura, mas 
apenas 17% desse total foram consumidos pela 
humanidade na forma de alimentos, incluindo 
carne e laticínios.
Cerca de 40% do nitrogênio, usado em ferti-
lizantes e desperdiçado por práticas agrícolas 
incorretas, retorna à sua forma atmosférica 
não reativa. Apesar disso, a maior parte desse 
elemento químico acaba por contaminar os 
ambientes terrestres e aquáticos e a atmosfera, 
o que contribui para diminuir a biodiversidade. 
O nitrogênio perdido altera ainda o balanço dos 
gases do efeito-estufa, influencia o ozônio at-
mosférico, acidifica o solo e estimula a forma-
ção de material particulado na atmosfera. 
Esses impactos ambientais podem e devem 
ser minimizados com intervenções para au-
mentar a eficiência do uso de fertilizantes e 
para aumentar sua conversão ao N2 atmosféri-
co. Além disso, devem ser desenvolvidos méto-
dos que permitam um tratamento mais eficien-
te dos resíduos nitrogenados produzidos pelos 
seres humanos e animais por eles criados.
56 Cap’tulo 3
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O futuro dos fertilizantes
Graças à síntese da amônia, o advento dos 
fertilizantes nitrogenados levou a um aumento 
de 30 a 50% da produção agrícola, o que garan-
tiu a sobrevivência de 27% da população mun-
dial durante o século 20. 
Projeções realizadas pela Organização das 
Nações Unidas para a Agricultura e Alimenta-
ção (FAO) indicam que o uso de fertilizantes 
nitrogenados aumentará de duas a três ve-
zes até a segunda metade deste século. Esse 
acréscimo do consumo está associado com o 
aumento da população global, que, estima-se, 
chegará a 15 bilhões de pessoas em 2100. 
Por outro lado, avaliações otimistas apontam 
um aumento da produtividade agrícola por 
hectare, o que minimizaria a necessidade de 
aumento proporcional da área agrícola. Além 
disso, o desenvolvimento da eficiência do uso 
de fertilizantes pode contribuir para diminuir 
os riscos ambientais associados com uso des-
medido desses compostos. 
Deve ser ressaltado, contudo, que as pro-
jeções da FAO em relação a uma distribuição 
mais equitativa dos alimentos em nosso plane-
ta são bem mais pessimistas e acredita-se que o 
total de 850 milhões de indivíduos subnutridos 
será ampliado nas próximas décadas. 
BORGES, Jerry Carvalho; HIPÓLITO, Denise Aparecida. 
Uma descoberta que mudou o mundo. Revista Ciência 
Hoje, Rio de Janeiro, 3 out. 2008. Disponível em: 
http://cienciahoje.org.br/coluna/uma-descoberta-que-
mudou-o-mundo/. Acesso em: 6 jul. 
REFLEXÃO
 1. Respondam às seguintes questões com base nas 
informações lidas no texto:
 a) Procurem o significado das palavras desconheci-
das registradas no caderno.
 b) A síntese da amônia abordada no texto é uma 
reação química na qual o gás nitrogênio reage 
com o gás hidrogênio para formar o gás amônia. 
Escreva a equação balanceada para representar 
esse processo.
 c) O texto apresenta a seguinte frase: “Cerca de 
40% do nitrogênio, usado em fertilizantes e 
desperdiçado por práticas agrícolas incorretas, 
retorna à sua forma atmosférica não reativa”. 
Discuta com colegas e elaborem uma hipótese 
para explicar como o nitrogênio usado em fer-
tilizantes retorna para a forma atmosférica não 
reativa (N2).
 2. Procurem, em outras fontes, informações re-
centes sobre o uso de compostos nitrogenados. 
Apresentem para a turma o que encontrarem.
 3. Organizem um debate sobre vantagens e des-
vantagens do uso dos compostos nitrogenados 
pelo ser humano.
 4. Após a discussão, escrevam uma conclusão so-
bre como vocês se posicionam, se favoráveis ou 
desfavoráveis ao uso de compostos nitrogenados 
pelos seres humanos. Argumentem em favor de 
seu posicionamento.
 Ciclo do nitrogênio
O nitrogênio (N) é o átomo mais abundante na atmosfera e é encontrado na forma de gás nitrogênio (N2): 
78% da atmosfera terrestre é composta desse gás. O nitrogênio é fundamental na composição de diversas bio-
moléculas nos seres vivos. Apesar disso, o ser humano e a maioria dos demais seres vivos são incapazes de utilizar 
o nitrogênio atmosférico para sintetizar as biomoléculas.
Ao contrário do carbono (C), do fósforo (P) e do enxofre (S), o nitrogênio é pouco reativo do ponto de vista 
químico, e apenas bactérias, arqueas e algas azuis têm a capacidade de fixar o nitrogênio atmosférico, conver-
tendo-o numa forma que pode ser assimilada pelas plantase, consequentemente, pelos demais seres vivos. 
Em outras palavras, o ser humano adquire compostos nitrogenados exclusivamente por meio da alimentação, 
principalmente na forma de proteínas.
Os nutrientes nitrogenados resultantes das atividades metabólicas são eliminados para o ambiente por meio de 
fezes e urina, que podem constituir efluentes (esgoto). Apenas 30% do total dos efluentes produzidos no Brasil 
é tratado nas Estações de Tratamento de Efluentes (ETE). Assim, a maioria dos efluentes brasileiros não passa por 
qualquer tipo de tratamento, tendo como destino final lagos, rios e oceanos. Nesses reservatórios, os efluentes 
causam alterações físico-químicas devido à grande quantidade de amônia e nitrato.
Outro fator antropogênico que interfere na ciclagem de nitrogênio na natureza é a fertilização do solo por 
meio de compostos nitrogenados. Estudos indicam que a população humana cresce em proporção superior à 
capacidade de produção agrícola. Dessa forma, observa-se que o cultivo contínuo e em grandes quantidades 
de certas plantas esgota a fertilidade do solo por diminuir a oferta de importantes nutrientes, como compos-
tos nitrogenados.
57Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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Fertilizantes industriais são utilizados para enri-
quecer o solo em compostos nitrogenados (fi gura 
3.3). No entanto, o que se verifi ca, na maioria das 
vezes, é a introdução excessiva e inadequada. Os 
compostos nitrogenados presentes nos fertilizantes 
são muito solúveis em água e dispersam com facili-
dade pelo ambiente. As chuvas e a irrigação poten-
cializam a lixiviação dos compostos nitrogenados, 
que escoam e acumulam-se em corpos de água. Es-
tudos mostram que o aproveitamento efetivo pelas 
plantas do fertilizante nitrogenado aplicado é infe-
rior a 40%. Ao serem lixiviados, os compostos ni-
trogenados dos fertilizantes também podem causar 
o desequilíbrio físico-químico dos corpos de água e 
do próprio solo.
lixiviação: solubilização seletiva de constituintes de um 
substrato (como rocha ou solo) por meio da ação de um 
fl uido (como a água da chuva).
# Figura 3.3 – A ureia é um fertilizante nitrogenado 
que, quando aplicado no solo, é uma fonte de 
nitrogênio para as plantas.
Uma forma alternativa ao uso de fertilizantes ni-
trogenados é o cultivo de leguminosas como feijão, 
alfafa, trevo, ervilha e tremoço, que auxiliam no equilí-
brio da quantidade de nitrogênio no solo.
O conhecimento sobre o benefício do plantio de 
leguminosas para o solo é antigo. Teofrasto, fi lóso-
fo grego sucessor de Aristóteles, registrou que os 
gregos utilizavam culturas de feijão para enriquecer 
o solo.
Na agricultura familiar é comum alternar a cultu-
ra de uma planta não leguminosa, como o milho, 
com uma leguminosa, como a alfafa, a fi m de evitar 
o esgotamento do solo. Esse equilíbrio é resultante 
de simbioses existentes entre as plantas da família 
das leguminosas, que possuem nódulos em suas ra-
ízes, cujas células abrigam bactérias do gênero Rhi-
zobium, também encontradas no solo (fi gura 3.4). 
Essa relação simbiótica é benéfi ca para a planta, que 
recebe das bactérias grandes aportes de nitrogênio 
da atmosfera, e para as bactérias, que recebem das 
plantas alimento produzido pela fotossíntese.
# Figura 3.4 – Nódulos nas raízes de uma leguminosa, 
contendo bactérias fi xadoras de nitrogênio. Os nódulos 
medem cerca de 1 centímetro de diâmetro.
O processo pelo qual o nitrogênio atmosférico é 
transformado em compostos nitrogenados, por meio 
da ação de bactérias, é chamado de fi xação do ni-
trogênio. A fi xação do nitrogênio é um dos processos 
representados no ciclo do nitrogênio (fi gura 3.5). 
# Figura 3.5 – Representação esquemática do ciclo do 
nitrogênio. Nesse ciclo, átomos de nitrogênio de 
substâncias inorgânicas são incorporados em moléculas 
orgânicas de seres vivos, com posterior retorno ao meio 
não vivo. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
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nitrogênio 
atmosférico
vulcão
urina
chuvaraios
restos orgânicos
bactérias 
fi xadoras de 
nitrogênio 
em nódulos 
radiculares
bactérias 
fi xadoras de 
nitrogênio no 
solo
emissões de 
motores de 
combustão 
industrial e 
gasolina
fertilizante
combustível 
fóssil
desnitrifi cação
assimilação
decompositores 
(bactérias e fungos)
amonifi cação
amônia (NH3)
nitrifi cação
nitrito (NO2
2)
nitrato (NO3
2)
atividades humanas
atividades naturais
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A fi xação do nitrogênio não ocorre somente por bactérias do gênero Rhizobium. Bactérias não simbióticas dos 
gêneros Azotobacter e Clostridium, também encontradas no solo, são capazes de fi xar o nitrogênio atmosférico. 
As algas azuis também podem desempenhar importante papel na fi xação do nitrogênio nos oceanos. Outra 
forma de fi xar nitrogênio atmosférico é por meio dos raios. A energia dos raios promove a formação de compos-
tos nitrogenados por meio da reação entre o nitrogênio e o oxigênio atmosféricos. Os compostos nitrogenados 
formados pela ação dos raios podem ser levados para o solo pelas chuvas.
A fi gura 3.6 apresenta atividades humanas que interferem no ciclo do nitrogênio. A emissão industrial e de 
veículos de compostos nitrogenados ocorre pelo processo de combustão, que emite monóxido de nitrogênio 
(NO) para a atmosfera. As propriedades oxidantes da atmosfera terrestre transformam o monóxido de nitrogênio 
(NO) em dióxido de nitrogênio (NO2):
NO 1 O3 ñ NO2 1 O2 
monóxido de nitrogênio + ozônio ñ dióxido de nitrogênio + gás oxigênio
Sucessivas reações de oxidação podem ocorrer na at-
mosfera terrestre, formando como produto principal o 
ácido nítrico (HNO3) e, em seguida, o nitrato de amônio 
(NH4NO3).
O nitrato de amônio depositado no solo, na presença 
da água da chuva, se dissocia em íons amônio e nitrato. 
A deposição de amônio e nitrato em função do processo 
descrito, atualmente, supera em mais de uma dezena de 
vezes a deposição natural de nitrogênio no meio ambien-
te, causando desequilíbrio no ciclo do nitrogênio.
A maior parte do nitrogênio atmosférico fi xado é trans-
formada em amônio (NH4
1). O amônio também é produ-
zido a partir da decomposição de matéria orgânica. Nesse 
processo, os microrganismos utilizam compostos nitroge-
nados como os aminoácidos para formar as próprias prote-
ínas e liberam o excesso na forma de amônio para o meio 
ambiente. Por meio desses processos também pode ser 
formada a amônia (NH3), que, dissolvida no solo, combina 
com prótons (H+) formando o amônio.
A amonifi cação é o processo de formação de amônio e amônia, que fi cam depositados no solo. No entanto, tanto 
a amônia quanto o amônio não são absorvidos pela maioria das plantas. Eles são metabolizados por bactérias qui-
miossintetizantes dos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter. Tais bactérias realizam a nitrifi cação em duas etapas, por 
meio da quimiossíntese, transformando a amônia e o amônio em nitrito 2(NO )2 e, posteriormente, em nitrato 2(NO )3 .
Na primeira etapa, bactérias nitrifi cantes quimiossintetizantes do gênero Nitrosomonas oxidam o amônio, 
originando o nitrito (NO )2
2 .
1 ñ 1 1 L
2 12 NH (g) 3 O (g) 2 NO (aq) 2 H (aq) 2 H O( )3 2 2 2
O nitrito produzido é altamente tóxico para as plantas traqueófi tas. Entretanto, 
raramente se acumula no solo. Bactérias do gênero Nitrobacter oxidam o nitrito, 
formando nitrato (NO )3
2 .
1 ñ
2 22 NO O 2 NO2 2 3
O nitrato é assimilado pelas raízes das plantas, possibilitando a produção de compostos nitrogenados, como 
as proteínas. 
No solo, bactérias do gênero Pseudomonas realizam a respiração anaeróbica, na qual o nitrato e compostos 
orgânicos, como a glicose, são metabolizados e liberam nitrogênio gasoso (N2) para a atmosfera, encerrando o 
ciclo do nitrogênio. Tal processo é denominado desnitrificação.
C6H12O6 1 4 NO3
2
ñ 6 CO2 1 6 H2O 1 2 N2 1 energia
# Figura 3.6 – Ações antrópicas interferem no ciclo do 
nitrogênio. Fontes naturais, como os vulcões, também 
liberam nitrogênio na atmosfera. Os elementos não 
estão representados em proporção. Cores fantasia.
traqueófi tas: plantas 
terrestres que apresentam 
tecidos especializados no 
transporte de seiva.
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fonte de 
emissão natural
fonte de emissão 
antrópica
fonte de 
emissão antrópica
poluentes primáriospoluentes secundários
HNO3 H2SO4
H2O2
SO3
O3
sais de NO3
2
CxHy NO2
CO2CO
SO2
partículas em suspensão
59Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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De forma geral, a ação das bactérias e os processos do ciclo do nitrogênio podem ser assim resumidos:
2
2 2
2
Rhizobium
Nitrosomonas
Nitrobacter
Pseudomonas
Fixação N NH
Nitrificação
NH NO
NO NO
Desnitrificação NO N
2 3
3 2
2 3
3 2
 →
 →
 →




 →
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Analisando a representação esquemática do ciclo do nitrogênio, na página 58, observamos quatro setas vermelhas 
que representam as atividades humanas que interferem no ciclo do nitrogênio. De que forma o ser humano inter-
fere no ciclo do nitrogênio, considerando cada uma das quatro setas?
2. Quais as semelhanças e as diferenças entre respiração aeróbica e respiração anaeróbica?
3. Qual a importância de se conhecer o ciclo do nitrogênio, pensando na cadeia produtiva de alimentos de origem vegetal?
4. Retorne à Atividade 1d, Parte A, da seção “Investigação”, anterior ao texto sobre o ciclo do nitrogênio. Após com-
preender o ciclo do nitrogênio, você validaria a hipótese elaborada? Argumente sua resposta.
5. O alemão Fritz Haber fez uma importante descoberta científi ca. Explique qual foi essa descoberta e como ela se 
relaciona com a segunda maior ultrapassagem de fronteira planetária.
6. Qual das nove abordagens de fronteiras planetárias está mais ameaçada? Sustentando-se em evidências apresenta-
das até o momento, como você explicaria tal ameaça?
 Ciclo do fósforo
O fósforo (P) é um componente essencial para a vida na Terra. Sua forma iônica, o íon fosfato (PO4
3−), constitui 
moléculas biológicas importantes, como o DNA, o RNA e o ATP. Diferentemente do que observamos nos outros 
ciclos discutidos neste capítulo, o fósforo não circula pela atmosfera, mas seu fl uxo se dá entre os seres vivos e 
os ambientes aquático e terrestre (� gura 3.7).
O ciclo do fósforo apresenta escalas temporais bastante variadas. Por um lado, esse elemento pode levar mi-
lhões de anos constituindo partículas minerais da crosta terrestre ou do fundo dos oceanos. O intemperismo das 
rochas ou a elevação do fundo dos oceanos ocorre lentamente no tempo geológico. Por outro lado, entre os 
seres vivos o fósforo fl ui com rapidez.
# Figura 3.7 
– Ciclo do 
fósforo. Os 
elementos 
não estão 
representados 
em proporção. 
Cores fantasia.
Não existe o elemento 
fósforo na forma gasosa.
Os animais obtêm 
fosfatos por meio da 
água e dos alimentos.
Quando as rochas 
sofrem processos 
erosivos ou 
intemperismo, o 
fósforo volta ao 
solo e é utilizado 
pelas plantas. 
Quando o fósforo 
chega neste 
estado, o processo 
de retorno ao 
ecossistema é tardio.
PO4
32
dissolvido 
na água
A decomposição da 
matéria orgânica é capaz 
de devolver o fósforo ao 
solo ou à água.
Absorvem PO4
32
do solo.
Parte desse fósforo aproveitado da matéria orgânica é levada pelas 
chuvas para rios, lagos, mares e acaba aderindo às rochas.
As plantas absorvem fosfatos dissolvidos 
no solo e na água para sobreviver.
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De forma geral, o ciclo do fósforo pode ser dividido em dois agrupamentos relacionados às escalas de tempo:
• Tempo ecológico: período de tempo em que os átomos de fósforo percorrem o solo, as plantas, os animais e 
os seres decompositores. É um período relativamente curto.
• Tempo geológico: período de tempo em que os átomos de fósforo são sedimentados, incorporados e removi-
dos das rochas. É um período longo.
Eutrofi zação: interferência antrópica nos ciclos 
da água, do nitrogênio e do fósforo
A mineração e o uso de fertilizantes são atividades do ser humano que, além de impactar respectivamente o ciclo 
da água e do nitrogênio, interferem no ciclo do fósforo.
O aumento da biodisponibilidade do fósforo, ao ser lixiviado para ecossistemas aquáticos, pode intensifi car 
o desenvolvimento de algas. As algas, por possuírem alta taxa reprodutiva, podem superpovoar ecossistemas 
aquáticos inteiros, o que provoca a redução na quantidade de luz e nos níveis de oxigênio dissolvido na água, 
devido à redução das taxas de fotossíntese em relação à respiração. Esse processo é denominado eutrofi zação 
(fi gura 3.8).
A liberação de efl uentes domésticos nos ecossistemas aquáticos, sem o devido tratamento, pode elevar os 
níveis de fósforo na água, desencadeando o processo de eutrofi zação e, consequentemente, a mortandade de 
peixes, por exemplo.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Imagine que um amigo, estudante do 9o ano do Ensino Fundamental, esteja com difi culdades em compreender o 
ciclo do fósforo. Como você explicaria esse ciclo para ele? Elabore um texto, dirigido ao seu amigo, no qual você 
explica o ciclo do fósforo.
2. Quais medidas devem ser tomadas para evitar a ocorrência do processo de eutrofi zação em uma lagoa na qual são 
despejados efl uentes domésticos? Justifi que sua resposta.
# Figura 3.8 – Etapas do processo de eutrofi zação em ecossistema aquático. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia. 
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nitrogênio (N)
nitrogênio
(N)
fósforo (P)
fósforo
(P)
algas
consumo normal de oxigênio
corpo de água equilibrado
nível normal de nutrientes
oxigênio disponível
excesso de nutrientes
multiplicação 
excessiva
alto consumo de oxigênio
corpo de água eutrofi zado
baixa disponibilidade de oxigênio
61Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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 Ciclo do potássio
O potássio (K) é um átomo essencial para os seres 
vivos. Entre as diversas funções do potássio para os 
seres vivos pode-se citar a participação na condução 
dos impulsos nervosos e no equilíbrio hídrico.
O potássio pode ser encontrado no solo sob diferentes 
formas. Por meio de uma série de fatores, especialmen-
te da lixiviação e da erosão, as rochas são degradadas 
e liberam íons potássio (K+), que são absorvidos pelas 
plantas. Os demais seres 
vivos absorvem o potássio 
por meio da alimentação. 
Os resíduos liberados pelas 
plantas retornam o potás-
sio ao solo (fi gura 3.9).
O potássio também pode 
ser adicionado ao solo por 
meio do uso de fertilizantes 
minerais ou adubos orgâni-
cos e biossólidos (lodo de 
efl uentes). A sigla NPK é 
utilizada para indicar com-
plexos fertilizantes com-
postos de nitrogênio (N), 
fósforo (P) e potássio (K). A agricultura em larga escala 
depende do uso desses fertilizantes para suprir o esgota-
mento do solo. O potássio é fundamental para garantir 
algumas características importantes da produção agríco-
la, em especial a forma, a cor e o tamanho das plantas, e, 
até mesmo, o sabor dos alimentos produzidos. 
Como já vimos, o uso desenfreado de fertilizantes 
pode ser muito prejudicial. A presença de NPK no solo 
em quantidades maiores que a capacidade das plan-
tas de absorver esses elementos pode fazer com que os 
fertilizantes percolem até o 
lençol freático e sigam para 
lagos, rios e oceanos. Caso 
isso ocorra, a água torna-se 
contaminada, impactando 
a vida aquática e as teias 
alimentares ali existentes. 
Além da contaminação da 
água, a eutrofi zação tem 
sido uma preocupação 
crescente.
# Figura 3.9 – Ciclo do 
potássio. Os elementos não 
estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Chuva ácidaINVESTIGAÇÃO
Nesta atividade vamos compreender os efeitos dos 
gases causadores da chuva ácida. Para a realização 
desta atividade, vamos assistir a dois vídeos. Sugere-
-se que, ao assistir a eles, realize anotações que julgar 
pertinentes.
MATERIAL
Acesso aos vídeos sobre a chuva ácida no canal Ma-
nual do Mundo, disponível em: https://www.youtube.
com/watch?v=IEMjO01xm_4, e o do Grupo de Pes-
quisa em Educação Química do Instituto de Química 
da Universidade de São Paulo (USP), disponível em: 
https://www.youtube.com/watch?v=9egpauSj0IA. 
Acesso em: 6 jul. 2020.
O QUE FAZER
 1. Assista ao vídeo sobre a chuva ácida no canal 
Manual do Mundo. 
 2. Em seguida, assista ao vídeo da USP, também so-
bre a chuva ácida. 
REFLEXÃO
 1. Em 2 min 2 s, o vídeo do Manual do Mundo realiza 
um procedimento que pode ser considerado inade-
quado do ponto de vista ambiental. Que procedi-
mento é esse? O que deveria ter sido feito?
 2. É correto afi rmar que a chuva ácida é causada pela 
poluição atmosférica? Justifi que sua resposta.
 3. Por que, após a combustão do enxofre, a pétala 
e o papel tornassol mudam de cor?
 4. Escreva a equação da reação de combustão do 
enxofre e a reação do gás produzido com a água.
 5. Qual a equação que descreve a neutralização do 
excesso de acidez na chuva pela presença de cal-
cário no solo ou nos monumentos históricos?
 6. O que vem causando o excesso de acidez na chu-
va de grandes cidades?
 7. Cite um problema ambiental e um problema 
de saúde humana que podem ocorrer devido à 
emissão de dióxido de enxofre na atmosfera.
R2 Editorial/Arquivo da editora
colheita
resíduos de 
plantas
saídaentrada no solocomponente
lixiviação
potássio
no solo mineral 
potássico
potássio 
fi xado
potássio 
trocável
erosãoabsorção pela planta
fertilizante 
mineral
adubos 
orgânicos e 
biossólidos
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 Ciclo do enxofre
O enxofre (S) é um elemento químico essencial na constituição das macromoléculas dos seres vivos. Está en-
volvido na formação de proteínas e pode atuar como cofator em processos metabólicos.
As plantas são capazes de absorver íons sulfato (SO4
22) presentes no solo. Consumidores, por sua vez, obtêm 
o enxofre por meio da ingestão de plantas ou de outros animais. Após a morte dos organismos, os átomos de 
enxofre retornam ao meio ambiente por meio da decomposição. 
Na atmosfera, o enxofre encontra-se na forma dos gases dióxido de enxofre (SO2) e trióxido de enxofre (SO3). O 
contato do enxofre com moléculas de água na atmosfera leva à “devolução” do enxofre ao solo. Os óxidos de enxofre 
são precipitados por meio das chuvas e se tornam disponíveis novamente para absorção de vegetais e microrganismos.
No solo existem bactérias capazes de converter íons sulfato ou dióxido de enxofre (SO2) gasoso em enxofre ele-
mentar (S), que pode ser armazenado em rochas e regiões vulcânicas, por exemplo. Além disso, o enxofre tam-
bém passa a integrar a atmosfera a partir de atividades vulcânicas. A fi gura 3.10 representa o ciclo do enxofre.
# Figura 3.10 – 
Ciclo do enxofre. 
A ilustração 
apresenta os 
reservatórios e 
os processos do 
enxofre, assim 
como os fl uxos 
que são naturais 
e os afetados 
ou promovidos 
pela ação dos 
seres humanos. 
Os elementos 
não estão 
representados em 
proporção. Cores 
fantasia.
processos
reservatórios
fl uxo interferido 
pelo ser humano
fl uxo natural
Chuva ácida
A queima de combustíveis fósseis libera óxidos de 
enxofre (SO2 e SO3) na atmosfera, além de óxidos de 
nitrogênio (N2O, NO e NO2). A precipitação ácida é 
gerada pela reação entre esses óxidos e a água, sob 
forma de chuva, neve ou neblina. A reação gera ácido 
sulfúrico (H2SO4), ácido sulfuroso (HSO3), ácido nítrico 
(HNO3) e ácido nitroso (HNO2).
Observe as equações para as reações químicas de 
formação desses ácidos:
Formação do ácido sulfuroso:
S(s) + O2(g) ñ SO2(g)
SO2(g ) + H2O (L) ñ H2SO3(aq)
Formação do ácido sulfúrico:
SO2(g) + ½ O2(g) ñ SO3(g)
SO3(g) + H2O(L) ñ H2SO4(aq)
Formação dos ácidos nítrico e nitroso:
N2(g) + 2 O2(g) ñ 2 NO2(g)
2NO 2(g) + H2O(L) ñ HNO2(aq) + HNO3(aq)
Assim como o efeito estufa, a chuva ácida é um fe-
nômeno natural, presente no ciclo do enxofre. No en-
tanto, a chuva ácida é intensifi cada pela ação humana.
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dióxido de 
enxofre na 
atmosfera
ácido sulfúrico 
e sulfato 
presentes na 
chuva ácida
fundição 
industrial
queima 
de 
carvão
refi no de 
combustíveis 
fósseis
mineração 
e extraçãoenxofre em 
sedimentos 
oceânicos
dimetilsufeto 
(subproduto 
bacteriano)
enxofre no solo, 
rocha e combustíveis 
fósseis
decomposição
decomposição
captação pelas 
plantas
enxofre nos 
animais 
(consumidores)
enxofre 
nas plantas 
(produtores)
63Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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Por meio da movimentação atmosférica causada pelos ventos, a chuva ácida pode alcançar centenas de quilô-
metros e afetar áreas distantes das fontes poluidoras. 
As consequências da intensificação da chuva ácida podem ser variadas, tais como: contaminação da água 
potável, destruição de vegetação, alteração no pH de reservatórios de água, alterações na composição química 
do solo e na disponibilidade de nutrientes, corrosão de prédios e monumentos históricos.
Na corrosão de monumentos históricos, a chuva ácida reage com o mármore (carbonato de cálcio – CaCO3) 
que compõem os monumentos, degradando-os permanentemente.
Regulamentações ambientais no Brasil e no mundo têm sido propostas para mitigar os efeitos da chuva ácida. 
Países como Japão, China e Alemanha têm desenvolvido tecnologia industrial capaz de reduzir a emissão de 
dióxido de enxofre (SO2). Além disso, medidas similares àquelas que foram discutidas para os efeitos sobre o 
ciclo do carbono são aplicáveis quando se trata do ciclo do enxofre. Isso porque a causa antrópica relacionada à 
chuva ácida é, também, a emissão de gases decorrentes da queima de combustíveis fósseis. Dessa forma, ações 
individuais, como a redução no consumo de energia e o uso de transporte público, até o esforço coletivo de 
desenvolvimento de fontes limpas de energia são medidas capazes de minimizar os efeitos nocivos gerados pela 
chuva ácida.
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Como ocorre o processo de contaminação da água a partir do uso excessivo de fertilizantes NPK?
2. Retome o processo natural do ciclo do enxofre. Em que pontos desse ciclo o ser humano tem causado interferên-
cias? 
3. Quais são as principais consequências da ação antrópica sobre o ciclo do enxofre?
 O uso de agrotóxicos 
No início deste capítulo, debatemos como a síntese da amônia teve implicações para o aumento da produ-
tividade agrícola mundial, devido ao uso de fertilizantes nitrogenados. Um dos grandes desafios colocados à 
população mundial é a alimentação. Dessa forma, a produção agrícola em larga escala foi uma das formas en-
contradas para superar esse desafio.
Junto ao uso dos fertilizantes, há uma série de outras substâncias que se somaram à chamada Revolução Ver-
de, especialmente os agrotóxicos. De acordo com a legislação vigente, agrotóxicos são:
[...] a) os produtos e os agentes de processos físicos, químicos ou biológicos, destinados ao uso nos seto-
res de produção, no armazenamento e beneficiamento de produtos agrícolas, nas pastagens, na proteção 
de florestas, nativas ou implantadas, e de outros ecossistemas e também de ambientes urbanos, hídricos 
e industriais, cuja finalidade seja alterar a composição da flora ou da fauna, a fim de preservá-las da ação 
danosa de seres vivos considerados nocivos;
b) substâncias e produtos, empregados como desfolhantes, dessecantes, estimuladores e inibidores de 
crescimento; [...]
BRASIL. Casa Civil. Lei n. 7 802, de 11 de julho de 1989. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/
L7802.htm. Acesso em: 6 jul. 2020.
Na natureza diferentes espécies estão em contínua interação. Para os seres vivos, nãohá uma distinção 
entre áreas silvestres e áreas agrícolas. Assim, organismos considerados danosos às plantações, como ervas, 
fungos e insetos, podem crescer e prejudicar aquilo que servirá de alimento aos seres humanos. Essa é a 
grande vantagem dos agrotóxicos: eliminar esses organismos.
Os agrotóxicos são utilizados, na maioria dos casos, nas chamadas commodities agrícolas. São os produtos de 
origem primária produzidos em larga escala, como soja, cana-de-açúcar e algodão.
Mas qual é a polêmica em torno dos agrotóxicos? O debate, em geral, gira em torno dos impactos do uso 
dos agrotóxicos na saúde humana. De um lado, há argumentos de que os agrotóxicos são seguros, pois só 
podem ser utilizados após aprovação de um rígido processo de controle. Os problemas seriam gerados ape-
nas se houvesse um uso inadequado desses produtos. Além disso, argumentos favoráveis indicam que, sem 
o uso de agrotóxicos, a produção em larga escala, que é necessária no mundo atual, se tornaria inviável.
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Argumentos contrários indicam que os níveis de 
controle do uso de agrotóxicos não são seguros e que 
estaríamos lidando com graves ameaças à saúde hu-
mana e ao meio ambiente. Além disso, alegam que há 
alternativas agrícolas ao uso de agrotóxicos.
 # Figura 3.11 – Avião pulveriza defensivos agrícolas 
em uma plantação de laranja próxima à cidade de 
Cristalina, GO, 2019.
O diclorodifeniltricloretano (DDT), por exemplo, um 
dos mais famosos pesticidas, foi produzido no sécu-
lo XIX, mas só em 1930 suas propriedades inseticidas 
foram testadas (figura 3.12). Na década de 1970, o 
DDT foi proibido em diversos países e teve o seu uso 
controlado em outros.
As implicações do uso de agrotóxicos no meio ambien-
te são diversas. Há um grande potencial do impacto no 
solo e nas águas, o que pode interferir nos ciclos biogeo-
químicos. Porém, é muito difícil definir especificamente 
em que ciclos há o impacto dos agrotóxicos, pois após 
serem aplicados nas lavouras podem atingir o solo e a 
água e às vezes chegam a locais distantes do ponto de 
origem, contaminando grandes áreas. 
 # Figura 3.12 – Estrutura da molécula do DDT.
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Esses processos modificam as características e o 
comportamento dessas substâncias no ambiente, o 
que torna difícil prever de modo claro todas as possibi-
lidades de impactos gerados.
O caso do DDT é um bom exemplo: esse composto 
pode ser encontrado em níveis aceitáveis em lagos, pois 
seu transporte é facilitado pela água da chuva e pelo 
vento. No entanto, o DDT não é metabolizado pelo or-
ganismo dos animais contaminados. Assim, a substância 
se acumula ao longo da cadeia alimentar, pois predado-
res também são afetados ao se alimentarem de presas 
contaminadas. Esse fenômeno é conhecido como mag-
nificação trófica. Animais que consumimos em nossa 
alimentação, como peixes, podem ser afetados por esse 
acúmulo e, dessa forma, contaminar os seres humanos.
Analisando o uso de agrotóxicos
Atualmente, o Brasil é o terceiro maior exportador agrícola de todo o mundo, o que coloca o nosso país 
em uma posição relevante e de atenção dos outros países com relação ao uso de agrotóxicos. No passado, o 
grande objetivo era aumentar a produção. Atualmente, já alcançado esse objetivo, o foco é manter a produ-
ção seguindo princípios de sustentabilidade. É possível? Discutiremos essa questão em nosso projeto.
PROJETO
Em grupo, imaginem a seguinte situação: vocês foram convidados para compor uma comissão para análise da 
viabilidade e necessidade de um projeto de lei sobre o uso sustentável de agrotóxicos no Brasil. Para isso, vocês 
deverão produzir um parecer que embasa esse projeto de lei que deve ser apresentado às autoridades legislativas.
PARTE A
O QUE FAZER
Para a elaboração do parecer, façam um levantamento orientando-se pelos seguintes elementos e questões:
 1. Levantamento de onde são utilizados agrotóxicos no Brasil e quais são as principais commodities.
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65Impactos humanos nos ciclos do nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre
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• Biota: Biodiversidade e ciclo dos nutrientes. Vídeo em que as pesquisadoras Gabriela Bielefeld Nardoto, da 
Universidade de Brasília (UnB), e Simone A. Vieira, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), falam 
sobre os avanços nos conhecimentos científicos relacionados às interações entre biodiversidade e a ciclagem 
de nutrientes, especialmente do nitrogênio e do carbono. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v= 
Y-AM3zPnoto.
• Conservação para Ensino Médio. Site desenvolvido pelo Instituto de Biologia da Universidade de São Paulo 
(USP). Há uma série de textos, esquemas e imagens que podem ajudá-lo a consolidar alguns dos principais 
conceitos trabalhados ao longo do volume. Indicamos principalmente as discussões sobre chuva ácida, eu-
trofização e desenvolvimento sustentável. Disponível em: http://ecologia.ib.usp.br/lepac/conservacao/ensino/
des_eutro.htm#.
• USP Talks #21 – Agrotóxicos | Debate. Vídeo em que os pesquisadores José Otávio Menten, da Universidade de 
São Paulo, e Luiz Cláudio Meirelles, da Fundação Oswaldo Cruz, debatem questões como o uso de agrotóxicos, 
pesticidas, defensivos agrícolas e produtos fitossanitários. Disponível em: https://www.youtube.com/watch? 
v=HTvzJ-02PoU.
Acesso em: 24 jul. 2020.
 2. Significado dos índices utilizados no Brasil para 
medir a relação entre agrotóxicos e alimentos:
 a) Ingestão Diária Aceitável (IDA);
 b) Dose de Referência Aguda (DRfA);
 c) Limite Máximo de Resíduos (LMR).
 3. Uso legal de agrotóxicos:
 a) Como acontece a aprovação de um agrotóxico 
no Brasil?
 b) O Brasil usa agrotóxicos que foram proibi-
dos em outros países? Em caso positivos, dê 
exemplos.
 c) Selecione um agrotóxico utilizado no Brasil atu-
almente e indique sua composição e toxicidade.
 4. Argumentos utilizados para defender o uso de 
agrotóxicos:
 a) Selecione dois argumentos considerados mais 
fortes.
 b) Busque dados capazes de justificar esses argu-
mentos.
 c) Avalie cada argumento indicando se podem ser 
considerados consistentes, tendo em vista os da-
dos utilizados para sustentá-los.
 5. Argumentos utilizados contra o uso de agrotóxicos:
 a) Selecione dois argumentos considerados mais 
fortes.
 b) Busque dados capazes de justificar esses argu-
mentos.
 c) Avalie cada argumento indicando se podem ser 
considerados consistentes, tendo em vista os da-
dos utilizados para sustentá-los.
 6. Sobre as alternativas ao uso de agrotóxicos:
 a) Selecione duas potenciais alternativas que você 
considere mais promissoras.
 b) Há viabilidade do uso dessas alternativas? Justi-
fique esse tópico buscando utilizar dados para 
sustentar seu posicionamento.
PARTE B
O QUE FAZER
 1. Após o levantamento, elaborem o texto do pare-
cer se posicionando sobre um possível projeto de 
lei propondo o uso sustentável de agrotóxicos no 
Brasil.
PARTE C
O QUE FAZER
 1. Cada grupo deve apresentar um parecer, em for-
mato de seminário. Os grupos deverão elaborar 
uma apresentação, utilizando diversos tipos e 
meios de apresentação.
 2. O professor vai mediar as apresentações e os es-
tudantes poderão debater os diferentes parece-
res, distinguindo pontos de vista e avaliando os 
argumentos utilizados em cada parecer.
 3. O material gerado pelo projeto, como os pare-
ceres e as apresentações, deverá ser divulgado à 
comunidade escolar e à comunidade em geral. 
Pensem em formas de divulgar os resultados e o 
posicionamento dos grupos da turma de modo a 
envolver todos no debate.
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QUESTÕES
QUESTÕES
QUESTÕES
QUESTÕES DE EXAMES
1
 1. (Uerj) A água do mar em Abrolhos se tornaria turva, 
se a lama atingisse o arquipélago. A turbidez da água 
interfere diretamente no seguinte processo biológico 
realizado nos recifes de coral:
 a) fotossíntese
 b) eutrofização
 c) bioacumulação
 d) tamponamento 
 2. (UFRGS-RS)Uma suspensão de sulfato de bário pode 
ser usada como agente de contraste em exames de 
raios-X. O sulfato de bário é um sal pouco solúvel, com 
constante do produto de solubilidade 1,1 3 10–10.
 Em relação a uma solução aquosa saturada desse sal, 
contendo uma certa quantidade de sal sólido, não 
dissolvido, são feitas as seguintes afirmações.
 I. A adição de nitrato de bário diminui a quantidade 
de sólido não dissolvido.
 II. A adição de sulfato de sódio aumenta a quantida-
de de sólido não dissolvido.
 III. Uma reação reversível, na qual a dissolução do sal 
é exatamente contrabalançada pela sua precipita-
ção, é estabelecida nessa situação.
 Quais estão corretas?
 a) Apenas I.
 b) Apenas II.
 c) Apenas I e III.
 d) Apenas II e III.
 e) I, II e III.
 3. (PUC-RS) No caso específico da catástrofe ambiental 
do Rio Doce, o volume de rejeitos que vazou equivale 
a um cubo de 391 m de lado. Informações prelimi-
nares indicam que o pH da lama seria 13; portanto, 
extremamente alcalino. Isso ilustra bem uma das li-
mitações da biorremediação: não só é muito lenta e 
incerta como também só pode ser empregada se o 
material a biorremediar tem condições mínimas de 
abrigar alguma forma de vida – o que é duvidoso 
no caso dos rejeitos de mineração que praticamente 
colmataram a calha do rio Doce. 
Adaptado do artigo da Revista Ciência Hoje, 333, 
Disponível em: http://www.cienciahoje.org.br/ 
revista/materia/id/1005/n/a_biorremediacao_
pode_ser_eficaz_no_rio_doce.
 Com base no texto, é possível afirmar que a água do 
Rio Doce
 a) chegou à concentração de íons OH− em torno de 
1.10−13 mols/L.
 b) necessitaria reduzir sua concentração de íons OH− 
em torno de um milhão de vezes para ficar neutra.
 c) atingiu valores de concentração de íons H+ da or-
dem de 1.10−6 mols/L.
 d) necessitaria diminuir o pH em seis vezes para se 
aproximar do pH 7.
 e) necessitaria aumentar a concentração de íons H+ 
em seis vezes para se aproximar do pH 7.
CAPÍTULOS 2 e 3
 1. (Uece) Considerando o ciclo do carbono, analise as 
seguintes afirmações:
 I. O dióxido de carbono na atmosfera é absorvido 
pelas plantas, sendo o carbono contido em sua 
molécula devolvido à atmosfera pelo processo de 
fotossíntese.
 II. Os animais comem vegetais, decompõem seus 
açúcares e liberam carbono na atmosfera, nos 
oceanos e no solo.
 III. Plantas e animais são decompostos pela ação de 
microrganismos que devolvem carbono ao meio 
ambiente.
 IV. Os animais, através da respiração, retiram da at-
mosfera parte do carbono assimilado, na forma 
de CO2.
 Está correto o que se afirma somente em
 a) II e III.
 b) II e IV.
 c) I e III.
 d) I e IV.
 2. (Enem) Uma grande virada na moderna história da 
agricultura ocorreu depois da Segunda Guerra Mun-
dial. Após a guerra, os governos havia se deparado 
com um enorme excedente de nitrato de amônio, 
ingrediente usado na fabricação de explosivos. A par-
tir daí as fábricas de munição foram adaptadas para 
começar a produzir fertilizantes tendo como compo-
nente principal os nitratos.
SOUZA, F. A. Agricultura natural/orgânica como 
instrumento de fixação biológica e manutenção 
do nitrogênio no solo: um modelo sustentável de 
MDL. Disponível em: www.planetaorganico.com.br. 
Acesso em: 17 jul. 2015 (adaptado).
 No ciclo natural do nitrogênio, o equivalente ao prin-
cipal componente desses fertilizantes industriais é 
produzido na etapa de
 a) nitratação
 b) nitrosação
 c) amonificação
 d) desnitrificação
 e) fixação biológica do N2
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• O que signi� ca o “novo normal”?
• Você acha que os conhecimentos cientí� cos 
são importantes para orientar as ações de 
combate às pandemias?
• Você acredita que o conhecimento 
cientí� co pode ser transmitido ao público 
leigo de maneira acessível e assim ajudar na 
prevenção e no controle de uma pandemia? 
Durante a pandemia da COVID-19, além de circularem muitas informações, como 
números, estatísticas, novas normas, formas de prevenção, impactos econômicos e testes, 
novos hábitos foram criados. Na foto, pessoas assistem ao espetáculo de música de dentro 
dos carros, respeitando o isolamento social, em estádio em São Paulo, SP, 2020.
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Novo mundo em uma era de pandemias
A correria da vida contemporânea, a ideia de produzir o tempo todo, 
a facilidade de acesso à informação, a possibilidade de chegar a qual-
quer parte do planeta, as mudanças de comportamento e as influên-
cias das redes sociais têm marcado o século XXI. Essa nova era trouxe 
uma série de benefícios para as relações humanas, mas também imen-
sos desafios com os quais lidar. Como o aparecimento, a prevenção e o 
tratamento de doenças podem ser influenciados pelas relações huma-
nas na atualidade?
De um lado, nosso modo de vida, com alimentação inadequada e 
sedentarismo, por exemplo, tem agravado algumas doenças. De outro, 
doenças infectocontagiosas emergem ou reemergem e somos expos-
tos ao chamado “novo normal”, criado pelas pandemias. Nesta unida-
de, vamos explorar as pandemias como temática sociocientífica.
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Competências gerais: 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 e 10
Competências específicas: 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT205), (EM13CNT301) e (EM13CNT306)
4
Previsão, incerteza e prevenção: 
o novo normal
Em tempos recentes, todos ouvimos falar de um 
“novo normal”. Você sabe o que isso significa? 
Como o mundo atual lida e pretende lidar com no-
vas epidemias no futuro?
Pandemias recentes, especialmente a do SARS-
-CoV-2 (sigla do nome do vírus em inglês, severe acute 
respiratory syndrome coronavirus 2), causador da 
COVID-19 (sigla do nome da doença em inglês, 
coronavirus disease 2019), impuseram novas dinâ-
micas sociais, trouxeram novas preocupações e es-
timularam ações individuais e coletivas (figura 4.1).
Neste capítulo, vamos estudar as epidemias e 
pandemias. Além disso, você deverá articular co-
nhecimentos de diferentes áreas, como História, 
Virologia e Epidemiologia. Essa articulação poderá 
ajudá-lo a construir um panorama mais complexo 
das pandemias, explorando diferentes perspectivas sobre o “novo normal”. Para isso, vamos explorar algu-
mas práticas importantes da ciência nos cenários pandêmicos, como a elaboração de previsões e a conside-
ração da incerteza, visando interpretar fenômenos naturais. Dessa forma, você terá uma visão das potencia-
lidades e dos limites das explicações científicas no mundo atual.
 # Figura 4.1 – Intervenção artística em obra de Alex 
Flemming, em uma estação de metrô da cidade de 
São Paulo, 2020.
Nesta investigação, vamos analisar afirmações que expressam diferentes formas de entender saúde e doen-
ça. Os dados apresentados são de entrevistas com 68 profissionais da saúde de uma Unidade Básica de Saúde 
de Minas Gerais.
A entrevista envolveu médicos, enfermeiros, agentes comunitários, porteiros, guardas municipais de saúde, 
auxiliares administrativos, técnicos e auxiliares de enfermagem, agentes da zoonose, dentistas, psicólogos, 
técnicos e auxiliares de higiene bucal.
PARTE A – O significado de saúde
O QUE FAZER
 1. Leia cada uma das afirmações sobre o que significa saúde para alguns dos entrevistados.
Pensando sobre saúde e doença
Explicar o que significa saúde ou doença é mais complexo do que parece. Essas noções variaram ao 
longo da história humana, de acordo com as formas de ver o mundo e de existir dos grupos sociais, das 
diferentes culturas e das condições concretas de vida desses grupos.
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PROJETO
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“Saúde é você poder fazer as coisas que 
você deseja... é você ter hábito de vida boa... 
você não precisar às vezes de tomar nenhum 
medicamento.” [...].
“No meu entendimento do que é saúde... É um 
estado em que o indivíduo se encontra sem... 
como é que eu vou falar?... sem manifestaçõesde anormalidades.”
[...]
“Saúde para mim é uma boa qualidade de 
vida, mantendo exercício físico [...] é que aju-
da muito [...], alimentação, ter lazer e, sobretu-
do, tá tranquilo [...] ter um trabalho legal, né?” 
[figuras 4.2 e 4.3] 
[...].
“Tenho bastante cuidado com a limpeza... 
tipo assim... tipo de saúde... doenças que pas-
sam... né?... contagiosas... cuidados... lavar as 
mãos todas as vezes... toda hora que pegar em 
alguma coisa lavar as mãos... cuidando da saú-
de mesmo... limpeza, higienização.”
[...]
CÂMARA, A. M. C. S. et al. Percepção do 
processo saúde-doença: significados e valores 
da educação em saúde. Revista brasileira de 
educação médica, Rio de Janeiro, v. 36, n. 1, 
supl. 1, jan./mar. 2012. Disponível em: www.scielo.
br/scielo.php?script5sci_arttext&pid5 
S0100-55022012000200006&lng5 
pt&tlng5pt. Acesso em: 29 jun. 2020.
REFLEXÃO
 1. Que diferenças você observa entre as ideias apresentadas nessas afirmativas?
 2. Com qual dessas afirmativas você mais se identifica? Justifique sua resposta.
 3. Com qual dessas afirmativas você menos se identifica? Justifique sua resposta. 
 4. A partir da análise das afirmativas, elabore você mesmo uma definição para saúde.
PARTE B – O significado de doença
O QUE FAZER
 1. Leia cada uma das afirmações sobre o que significa doença para alguns dos entrevistados.
“Doença é qualquer fator que leva ao prejuízo das funções normais do organismo, causando danos e 
prejudicando o dia a dia daquela pessoa... acho que é só isso.”
“Doença é a perda da capacidade física... é a falta de uma alimentação adequada, de lazer... tá fazen-
do doença como, por exemplo, diabetes, hipertensão... obesidade... acho que é isso que dá pra concluir 
que é doença ou saúde...” [figura 4.4]
“Doença é tudo aquilo que vem afetar o bem-estar da pessoa... tanto doença psicológica quanto... 
física...”
 # Figura 4.2 – A atividade física regular promove a saúde 
física e mental.
 # Figura 4.3 – Alimentação saudável é aquela que 
considera o equilíbrio entre micronutrientes e 
macronutrientes importantes para a saúde humana.
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71Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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“Ah... doença é a falta... falta de moradia... de 
uma assistência básica adequada... falta de es-
colaridade... isso tudo... falta de uma boa esco-
la... ou seja... uma estrutura... isso tudo causa 
falta da saúde... a falta das necessidades bási-
cas...” [figura 4.5]
[...]
CÂMARA, A. M. C. S. et al. Percepção do 
processo saúde-doença: significados e valores 
da educação em saúde. Revista brasileira de 
educação médica, Rio de Janeiro, v. 36, n. 1, 
supl. 1, jan./mar. 2012. Disponível em: www.scielo.
br/scielo.php?script5sci_arttext&pid5 
S0100-55022012000200006&lng5 
pt&tlng5pt. Acesso em: 29 jun. 2020.
 # Figura 4.4 – Junk food são alimentos de alto teor 
calórico e reduzido nível de nutrientes, por isso, não 
são saudáveis e devem ser evitados.
 # Figura 4.5 – Pessoas em situação de rua são resultado 
da desigualdade social. Fotografia em São Paulo, SP, 
2019.
REFLEXÃO
 1. Que diferenças você observa entre as ideias apre-
sentadas nessas afirmativas?
 2. Com qual dessas afirmativas você mais se identi-
fica? Justifique a sua resposta.
 3. Com qual dessas afirmativas você menos se iden-
tifica? Justifique a sua resposta. 
 4. A partir da análise das afirmativas, elabore você 
mesmo uma definição para doença.
 Saúde e doença
Nas respostas da Atividade 1 foi possível analisar al-
gumas noções comuns de saúde e doença. A saúde 
está mais relacionada ao cuidado do corpo, sendo re-
flexo, por exemplo, da prática de atividades físicas e 
de uma alimentação equilibrada. Apesar disso, grande 
parte das pessoas não percebe que o próprio estilo de 
vida pode estar relacionado à saúde e à doença. Doen-
ça comumente significa uma alteração nas estruturas 
e funções do organismo, o que é visto como resultado 
do descuido individual com o corpo. Essas concepções 
de saúde e doença indicam que muitas pessoas consi-
deram uma o oposto da outra.
A Organização Mundial da Saúde (OMS) considera 
saúde um estado de desenvolvimento mental e físico e 
de bem-estar social, não sendo apenas a ausência de 
doença (figura 4.6). Nessa proposta, saúde e doença 
são compreendidas de forma mais ampla. Para defini-las, 
são levados em conta fatores sociais, psicológicos e am-
bientais que influenciam as pessoas em sua capacidade 
de realizar atividades e tarefas rotineiras, bem como em 
sua participação na sociedade. A incapacidade não é, 
nesse caso, apenas um atributo individual, mas também 
o resultado das atividades e interações entre as pessoas e 
os fatores que permeiam o estado de saúde.
A Organização Mundial da Saúde (OMS)
A OMS é uma agência subordinada à Organização das 
Nações Unidas (ONU). Foi fundada em 1948 e tem sede 
em Genebra, na Suíça. É financiada por contribuições 
dos Estados-membros da ONU (quase 200 países), bem 
como por diversos outros doadores, como organizações 
não governamentais e fundações. O objetivo da OMS é 
desenvolver o nível de saúde de todos os povos, priori-
zando as nações em situação crítica de saúde, estabe-
lecendo normas, prestando apoio técnico e indicando 
agendas de pesquisas na área. 
 # Figura 4.6 – Bandeira da Organização Mundial da 
Saúde. A serpente enrolada em um bastão representa 
Esculápio, deus da mitologia greco-romana da 
Medicina e da cura.
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 Epidemias e pandemias ao longo da história
Uma epidemia (do grego epi, “sobre”; demos, 
“povo”) se constitui quando há um aumento repenti-
no de pessoas com uma mesma doença, caracterizada 
pelo contágio rápido e generalizado. Por sua vez, uma 
pandemia (do grego pan, “tudo” ou “todos”; demos, 
“povo”) acontece quando uma doença em fase de 
epidemia atinge as pessoas em escala continental e 
global. Em 2009, por exemplo, a gripe H1N1 passou 
de epidemia a pandemia após a OMS ter identificado 
casos da doença em todos os continentes do planeta. 
Apesar de uma expressiva ocorrência em anos re-
centes, epidemias e pandemias ocorreram em outros 
momentos da história (figura 4.7). Na Antiguidade, já 
havia registros de pandemias, apesar de não se saber 
ao certo quais as suas causas. Observe o quadro 4.1.
Doença Período Descrição
Peste de 
Atenas
430 a.C.
Foi a maior pandemia da Antiguidade. Suas causas são incertas, porém sabe-se que ocorreu 
em tempos de guerra (Guerra do Peloponeso) e matou cerca de um terço da população 
de Atenas, na Grécia. É possível que tenha sido causada pela bactéria Salmonella tiphy, 
causadora da febre tifoide.
Peste de 
Cipriano
250 a.C.
Suas causas são incertas, mas há evidências de que tenha sido viral. Começou na Etiópia, 
chegando ao norte da África e a Roma, na península Itálica. 
Peste de 
Galeno
165 a.C.
Levantamentos sugerem a semelhança dessa doença com a varíola ou o sarampo. 
Espalhou-se por todo o Império Romano. 
 # Quadro 4.1 – Algumas pandemias ao longo da Antiguidade.
A partir da Idade Média, o maior acesso aos dados histó-
ricos e epidemiológicos permite entender melhor as pande-
mias. Entre os anos de 541 e 750 d.C., por exemplo, está 
registrada a Praga de Justiniano, que dizimou cerca de me-
tade da população da Europa, em torno de 50 milhões de 
pessoas na época.
A peste bubônica é outro exemplo assustador. Também co-
nhecida como peste negra, estima-se que mais de um terço 
da população mundial tenha morrido. A doença foi registra-
da pela primeira vez na Ásia, em 1347, e se espalhou pela 
Europa. Possivelmente, diferentes formas da bactéria Yersinia 
pestis tenham sido a causa dessa doença.
Novas pandemias ocorreram como consequência dos 
processos de colonização. Populações foram dizimadaspor 
doenças até então desconhecidas pelo povo colonizado, 
como o Império Asteca, que foi dizimado, em 1521, pela 
varíola trazida da Europa (figura 4.8). Eventos similares 
ocorreram em outras populações indígenas nas Américas.
Algumas doenças causaram epidemias e pandemias em dife-
rentes momentos da história. Nos séculos XIX e XX, por exemplo, 
houve sete pandemias de cólera, doença causada pela bactéria 
Vibrio cholerae.
 # Figura 4.7 – Peste de Atenas, de Michiel Sweerts 
(1618-1664), óleo sobre tela. Tucídides, em seus 
registros sobre a guerra do Peloponeso, indica 
que a doença matou cerca de um terço da 
população ateniense. 
Nos últimos anos, a Organização Mundial da Saú-
de declarou por seis vezes o estado de Emergência de 
Saúde Pública de Importância Internacional (ESPII), o 
mais alto nível de alerta da OMS:
• 25 de abril de 2009: pandemia de influenza vírus do 
tipo H1N1.
• 5 de maio de 2014: disseminação internacional de 
pólio vírus.
• 8 de agosto de 2014: surto de ebola vírus na África 
ocidental.
• 1o de fevereiro de 2016: zika vírus e aumento de casos 
de microcefalia e outras má-formações congênitas.
• 18 de maio de 2018: surto de ebola vírus na Repú-
blica Democrática do Congo.
• 30 de janeiro de 2020: pandemia de SARS-CoV-2.
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 # Figura 4.8 – A varíola trazida por espanhóis tornou-se 
epidêmica entre o povo Asteca. Reprodução de gravura 
do Códice Floretino, publicação do século XVI sobre os 
povos mexicanos.
73Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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Período Continentes afetados
1817-1823 Ásia e África
1829-1851 Ásia, Europa, América e África
1852-1859 Ásia, Europa, América e África
1863-1879 Ásia, Europa, América e África
1881-1896 Ásia, Europa, América e África
1899-1923 Ásia, Europa, América e África
1961- Ásia, Europa, América do Sul e África
ADAGBADA, A.; ADESIDA, S.; NWAOKORIE, F.; 
NIEMOGHA, M.-T.; COKER, A. (2012). Cholera 
Epidemiology in Nigeria: an overview. The Pan 
African medical journal. 12. 59. 
 # Quadro 4.2 – As sete pandemias de cólera dos séculos 
XIX e XX.
No Brasil, a cólera matou 1 700 pessoas na região 
Nordeste, entre 1991 e 2000, mas atualmente está 
sob controle. A doença existe em regiões e países em 
desenvolvimento ou que não adotam medidas de saú-
de pública necessárias à sua eliminação (figura 4.9). 
Atualmente, a Índia, alguns países do continente afri-
cano e países da Ásia tropical sofrem com epidemias 
de cólera.
 # Figura 4.9 – A falta de saneamento básico é um dos 
fatores centrais nas epidemias coléricas, pois a cólera é 
transmitida principalmente pela ingestão de água ou 
alimentos contaminados. Fotografia em Belém, 
PA, 2019.
As pandemias de gripe, doença causada por vírus do 
gênero Influenza, têm seus primeiros registros na Ásia, 
em 1580. Nessa época, a doença tomou a Europa, a 
África e a América do Norte e levou à morte cerca de 
10% da população afetada. Desde então existem di-
versos registros de gripes que se tornaram pandemias.
A gripe espanhola, que ocorreu entre 1918 e 
1919, foi a gripe que gerou o maior número de mortes 
registradas na história (figuras 4.10 e 4.11). Um terço 
da população do planeta foi infectado por esse vírus 
e foi a doença infecciosa que causou maior número 
de vítimas: 5% da população mundial. Não há certe-
za sobre sua origem, pois surgiu no auge da Primeira 
Guerra Mundial e pode ter sido alastrada por soldados 
de quaisquer países envolvidos na guerra. 
 # Figura 4.10 – Primeira página do jornal Gazeta de 
Not’cias, de 1918. No Brasil, em dois meses, a gripe 
espanhola matou mais de 35 mil pessoas.
 # Figura 4.11 – Pacientes da gripe espanhola no Hospital 
da Escola Benjamin Constant, no Rio de Janeiro, 
em 1918.
Nos últimos 20 anos, os surtos causados por vírus 
têm ocorrido com maior frequência e doenças que se 
espalham rapidamente se tornaram mais comuns. Ao 
longo deste capítulo, estudaremos a COVID-19 (cau-
sada pelo SARS-CoV-2) e outros casos de pandemias 
virais recentes, como sars (sigla do inglês, severe acute 
respiratory syndrome, síndrome respiratória aguda), 
MERS (Middle East respiratory syndrome, síndrome 
respiratória do Oriente Médio) e H1N1.
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74 Cap’tulo 4
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Nesta atividade, você vai analisar uma doença que 
afeta folhas de tabaco, chamada mosaico do tabaco 
(fi g ura 4.12). 
# Figura 4.12 – A doença dá às folhas uma coloração 
salpicada e retarda o desenvolvimento da planta 
Nicotiana tabacum (entre 1 metro e 2 metros de altura).
A doença do mosaico do tabaco retarda o desen-
volvimento das plantas de fumo e confere às folhas 
uma aparência salpicada, em mosaico. 
Essa doença foi investigada em 1886, quando o cien-
tista alemão Adolf Mayer (1839-1907) esfregou a seiva 
extraída de uma folha doente em uma planta sadia e 
percebeu que, dessa forma, a planta sadia também se 
contaminava. Sua proposta era a de que a doença seria 
causada por alguma bactéria desconhecida.
O QUE FAZER
 1. Leia com atenção o texto a seguir.
Em 1892, o cientista russo Dmitri Ivanowsky 
(1864-1920) conduziu testes para tentar desco-
brir as causas do mosaico do tabaco (fi gura 4.13).
Diante dos resultados, o cientista manteve 
a hipótese de que a doença era causada por 
uma bactéria. Porém, assumiu que essa bacté-
ria deveria ser muito pequena e teria passado 
pelo fi ltro, ou então que a bactéria produziria 
algum tipo de substância tóxica que teria pas-
sado pelo fi ltro.
Análise da doença do mosaico do tabaco
INVESTIGAÇÃO
# Figura 4.13 – Esquema do experimento realizado 
por Dmitri Ivanowsky. Os elementos não estão 
representados em proporção.
Elaborado com base em: URRY, L. et al. Campbell 
Biology. 11. ed. Glenview: Pearson, 2017.
A ideia de que seria alguma substância tóxica li-
berada pela bactéria foi investigada pelo cientista 
holandês Martinus Beijerinck (1851-1931) em 1898.
• Ele fez experimentos que mostravam que o agente 
causador da doença presente na seiva fi ltrada con-
seguia se reproduzir.
• Em novos experimentos, Beijerinck tentou fazer 
esse agente causador da doença se reproduzir em 
meios nutrientes laboratoriais, como nas placas de 
Petri ou nos tubos de ensaio. Porém, o agente não 
crescia nesses casos.
• O agente causador da doença só se reproduzia se 
estivesse nas folhas do tabaco.
REFLEXÃO
 1. Qual é a sua interpretação sobre os resultados ob-
tidos por Dmitri Ivanowsky em seu experimento?
 2. Como você explicaria os resultados de Martinus 
Beijerinck?
 3. Sugira um experimento capaz de testar a explica-
ção elaborada na questão anterior.
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1. Ele coletou a 
seiva das folhas 
de tabaco 
doentes.
2. Filtrou essa seiva 
em um fi ltro 
capaz de reter 
bactérias.
3. Esfregou a seiva 
fi ltrada em plantas 
sadias. 
4. As plantas sadias 
fi caram doentes 
após o contato 
com a seiva 
fi ltrada.
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75Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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# Figura 4.16 – Representação das 
dimensões de um vírus em relação 
à bactéria E. coli e a uma hemácia 
humana. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores 
fantasia.
poliovírus 
(30 nm)
bacteriófago 
MS2 (24 nm) bacteriófago T4
(50 nm 3 225 nm)
hemácia
(10 000 nm)
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E. coli (bactéria)
(1 000 nm 3 3 000 nm)
 Fundamentos da Virologia
ácido 
nucleicocapsídeo
ácido 
nucleico
capsídeo
nucleocapsídeo
nucleocapsídeo
capsômeros
capsômeros 
(cada uma das proteínas 
do capsídeo)
envelope 
(membrana plasmática 
da célula hospedeira 1
proteínas virais específi cas)
# Figura 4.15 – Estrutura básica de um vírus. Observe 
que, além do ácido nucléico e do capsídeo, alguns 
vírus podem ter uma estrutura externa ao capsídeo, o 
envelope. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Os vírus são muito pequenos – têm em média entre 
0,02 mm a 0,3 mm (fi gura 4.16). Entretanto, existem 
algumas exceções, conhecidas como vírus gigantes: 
Mimivírus e Pandoravírus. Ambos são visíveis ao mi-
croscópio óptico e infectam algas e amebas.
mm: micrômetro, unidade de medida que equivale a um 
milionésimo (10–6) de metro.
Era o pequeno tamanho do vírus do tabaco que per-
mitia sua passagem pelo fi ltro de bactérias. Isso expli-
ca os resultados obtidos por Dmitri Ivanowski. Além 
disso, o parasitismo intracelular obrigatório dos vírus 
explica os resultados obtidos por Martinus Beijerinck 
– o agente causador da doença só crescia nas folhas, 
dentro das células de um ser vivo, e não em meios 
nutrientes produzidos em laboratório. 
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As propostas de Beijerinck sobre o mosaico do taba-
co foram confi rmadas em 1935 por outro cientista, o 
estadunidense Wendell Stanley (1904-1971). Porém, 
ele descobriu que o agente causador da doença não 
era uma bactéria, mas, sim, um vírus, que fi cou conhe-
cido como vírus do mosaico do tabaco, o TMV (sigla 
do inglês tobacco mosaic virus), o que lhe rendeu o 
prêmio Nobel de Química em 1946 (fi gura 4.14). Pos-
teriormente, o TMV e outros vírus puderam ser obser-
vados com os avanços da microscopia eletrônica.
Para compreendermos as epidemias e pandemias 
que têm se espalhado pelo mundo nos últimos anos, 
como ebolavirus, SARS-CoV, MERS-CoV, infl uenza
H1N1 e SARS-CoV-2, vamos debater alguns conceitos 
sobre os vírus e suas propriedades.
Os vírus são classifi cados como parasitas intracelula-
res obrigatórios. Isso signifi ca que são inertes fora de 
células vivas e só conseguem se reproduzir utilizando 
a maquinaria intracelular de seus hospedeiros. Portan-
to, pode-se dizer que os vírus não têm metabolismo 
próprio. 
Um vírus é basicamente ácido nucleico (DNA ou 
RNA) envolto por um capsídeo, um envoltório protei-
co. Alguns podem apresentar um envelope adicional, 
constituído de lipídios, proteínas e carboidratos, pro-
duzidos pelas células hospedeiras (fi gura 4.15).
# Figura 4.14 – 
Micrografi a 
eletrônica de 
transmissão 
do vírus do 
mosaico do 
tabaco, família 
Virgaviridae. 
Cores artifi ciais.
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vírus da varíola
(200 nm 3 300 nm)
vírus do mosaico do tabaco
(15 nm 3 300 nm)
76 Cap’tulo 4
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# Figura 4.19 – Estrutura do SARS-CoV-2. A proteína S liga-se 
a proteínas da membrana plasmática das células do epitélio 
pulmonar, facilitando a aderência às células hospedeiras. 
A proteína E rompe as proteínas da membrana das células 
hospedeiras, facilitando a entrada do vírus. A proteína M 
tem papel central na morfogênese do vírus, sendo 
fundamental na montagem do vírus por meio da interação 
com as demais proteínas virais. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia.
Quando fora de células hospedeiras, o SARS-CoV-2 
mantém-se ativo por certo tempo, que varia em rela-
ção às superfícies com as quais o vírus tem contato. 
Após esse tempo, dizemos que o vírus torna-se inativo 
(fi gura 4.20) .
Tempo do vírus fora de célula hospedeira 
aço inoxidável
3 dias
plástico
3 dias
papelão
1 dia
cobre
4 horas
ar e poeira
40 min a 
2 horas e 
30 minutos
Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as 
compared with SARS-CoV-1. New England Journal 
of Medicine, CDC e University of California, LA, 
Princeton. 16 abr. 2020. 382:1564-1567. Disponível 
em: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/
NEJMc2004973?query5featured_home. 
Acesso em: 15 jul. 2020.
# Figura 4.20 – Tempo que o coronavírus permanece ativo 
sobre diferentes superfícies.
Ao encontrar uma célula compatível, o vírus inicia o 
processo de replicação. Na fase inicial, a adsorção, o ví-
rus liga-se à célula hospedeira. Este é um processo bas-
tante específi co, pois cada vírus infecta um ou poucos 
tipos de célula. Para entrar na célula, o vírus deve ligar 
proteínas do capsídeo ou do envelope a moléculas da 
superfície da célula hospedeira. 
A estrutura viral depende do modo como as pro-
teínas se organizam no capsídeo, gerando diferentes 
simetrias: icosaédrica, esférica helicoidal e complexa 
(fi gura 4.17).
# Figura 4.17 – Diferentes simetrias virais. Os elementos 
não estão representados em proporção. Cores fantasia.
Normalmente, os vírus apresentam apenas um 
tipo de material genético: DNA (fi ta dupla) ou RNA 
(fi ta simples). Porém, também podem ter RNA de 
fi ta dupla ou DNA de fi ta simples, diferentemente 
de organismos procariontes e eucariontes (fi gura 
4.18). O material genético dos vírus pode ser linear 
(fi ta única) ou segmentado. Além disso, alguns de-
les podem ter DNA e RNA em diferentes momen-
tos de sua replicação, como ocorre nos chamados 
retrovírus. O tipo e a massa do material genético é 
um dos critérios utilizados para a classifi cação taxo-
nômica dos vírus.
# Figura 4.18 – Estrutura de alguns vírus de DNA e RNA. 
Os elementos não estão representados em proporção. 
Cores fantasia.
E qual é a estrutura do vírus causador da COVID-19? 
O SARS-CoV-2 é apenas um tipo de coronavírus en-
tre outros existentes. Coronavírus é um grupo de vírus 
que apresenta proteínas chamadas spike (do inglês, 
spike, espícula), proteína S ou simplesmente espículas 
na estrutura de seu envelope. Essa proteína dá um as-
pecto de coroa ao vírus quando observado no micros-
cópio eletrônico; por isso, o nome coronavírus. Seu 
material genético consiste de uma fi ta simples de RNA, 
associada a proteínas chamadas nucleocapsídeos ou 
proteínas N (fi gura 4.19).
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proteína E
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envelope lipídico
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helicoidalicosaédrica esférica
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rotavírus HIV Infl uenza
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hepatite B papiloma
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DNA RNA
77Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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As espículas (proteínas S) do envelope do SARS-CoV-2 
são capazes de se ligar a um receptor presente em 
células do corpo humano, principalmente nas células 
do sistema respiratório, chamada ACE2 (fi gura 4.21). 
Após a ligação entre esse receptor e a espícula, protea-
ses de superfície da célula geram mudanças na con-
formação da membrana celular, resultando na fusão 
entre a célula e o material genético do vírus. 
No interior das células, o material genético do ví-
rus pode seguir diferentes caminhos. No caso do 
SARS-CoV-2, a célula hospedeira passa a produzir 
novas moléculas de RNA viral e a formar novos vírus 
completos. Esta é a fase de replicação do material 
genético e montagem de novos vírus.
A fase de liberação e transmissão consiste na saí-
da das cópias virais da célula hospedeira e na infecção 
de outras células. Dependendo do tipo viral, a fase de 
liberação pode ocorrer aos poucos ou aos milhares. 
Nesse caso, quando há formação de novos vírus, li-
beração e transmissão, dizemos que o vírus realiza o 
ciclo lítico (fi gura 4.22).
Alguns vírus, porém, podem realizar outro tipo de 
ciclo de replicação. Eles são capazes de integrar seu 
material genético ao material genético da célula hos-
pedeira e, assim, o material genético viral replica-se 
juntamente com as divisões celulares da célula, sem 
causar danos diretos a ela. Esse tipo de replicação é 
chamadade ciclo lisogênico (fi gura 4.22). A qual-
quer momento, pode ocorrer o ciclo lítico, havendo a 
formação de novos vírus que causam a morte da célula 
hospedeira.
célula do sistema
respiratório humano
Cada vírus pode originar entre
10 mil e 100 mil cópias.
A célula passa a criar cópias do RNA
viral e de seus outros componentes,
formando vírus completos que saem
da célula e podem infectar outras.
introdução do
RNA viral no
interior da célula
receptor ACE2
SARS-CoV-2
reconhecimento
entre o receptor da
membrana celular
e a espícula do vírus
Elaborado com base em: BBC Brasil. 
Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/
internacional-51891465. Acesso em: 24 jul. 2020.
# Figura 4.21 – A própria maquinaria celular é usada 
para gerar novos SARS-CoV-2. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia.
# Figura 4.22 – Fagos 
ou bacteriófagos 
são vírus que 
parasitam células 
de bactérias. 
Normalmente, após 
entrar na célula, o 
DNA viral realiza o 
ciclo lítico. Porém, 
uma vez iniciado o 
ciclo lisogênico, o 
material genético 
viral é transmitido 
juntamente com 
o cromossomo da 
célula hospedeira 
por muitas 
gerações. Os 
elementos não 
estão representados 
em proporção. 
Cores fantasia.
Ciclo lítico Ciclo 
lisogênico
7. Lise da bactéria 
e liberação dos 
novos vírus
6. Montagem de 
novos vírus
5. Síntese de proteínas 
e DNA virais
4. Duplicação do DNA do fago 
utilizando nucleotídeos do 
DNA degradado
3. O DNA do vírus 
interage com o 
DNA bacteriano 
formando o prófago
2. Injeção de 
DNA viral
3. Degradação do 
DNA bacteriano
4. Divisão binária: muitas 
gerações de bactérias 
lisogênicas
5. Pode haver 
separação entre 
o DNA do vírus 
e o bacteriano
6. A célula entra 
em ciclo lítico
Bacteriófago
bactéria
prófago
1. O vírus adere à bactéria
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Equador
Trópico de Câncer
Círculo Polar Ártico
Trópico de Capricórnio
Círculo Polar Antártico
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OCEANO
PACÍFICO
OCEANO
PACÍFICOOCEANO
ATLÂNTICO
OCEANO GLACIAL ÁRTICO
OCEANO GLACIAL ANTÁRTICO
OCEANO
ÍNDICO
De 1 a 10
De 11 a 50
De 51 a 100
Mais de 100
Países com 
casos confirmados
Mortes
Sem dados
0 2 880
km
Pandemia da gripe H1N1 em 2009
 # Figura 4.24 – Mapa-múndi com dados da pandemia da gripe suína em 2009.
necessidade de desenvolver vacinas anuais contra a 
gripe, conforme vamos discutir no capítulo 5.
Outro fator que devemos considerar na dissemina-
ção de doenças desconhecidas é a mudança tecnoló-
gica e social que ocorre desde o século XX. Alterações 
ambientais, destruição de habitat, ocupação de novas 
áreas do planeta, correntes migratórias e relações co-
merciais globais também podem favorecer a infecção 
por doenças raras ou restritas a certas regiões do pla-
neta, tornando-se um problema global. 
Um terceiro fator importante é que muitas dessas 
doenças têm transmiss‹o zoon—tica, isto é, se-
res humanos são infectados a partir do contato com 
zoonoses típicas de algumas espécies animais. Cerca 
de 75% das novas doenças surgiram dessa forma. A 
gripe H1N1, ou gripe suína, passou para a espécie hu-
mana a partir do contato com porcos.
RNA (8 moléculas)
envelope 
(camada lipoproteica)
capsídeo
 # Figura 4.23 – Estrutura do vírus Influenza. O nome da 
variedade H1N1 está relacionado às proteínas presentes 
na superfície do vírus: H vem de hemaglutinina e 
N, de neuraminidase. Foram identificados dezesseis 
tipos de hemaglutinina. Essa proteína auxilia o vírus 
a atacar a célula hospedeira. Entre as moléculas de 
neuraminidase, foram identificados nove tipos. Além 
disso, ela auxilia no processo de liberação de novos 
vírus de dentro de uma célula infectada. Os elementos 
não estão representados em proporção. Cores fantasia.
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proteína 
neuraminidase
proteína 
hamaglutinina
Além de vírus, também já foram identificados agentes 
infecciosos ainda mais simples: os viroides e príons. Viroi-
des são pequenas moléculas circulares de RNA que infec-
tam apenas as plantas. Os príons (do inglês proteinaceous 
infections particles), por sua vez, são proteínas infecciosas 
desprovidas de material genético. Evidências indicam que 
os príons podem ser a causa de doenças neurodegene-
rativas chamadas encefalopatias espongiformes, como a 
doença da vaca louca, que afetou a indústria de carne 
europeia no início do século XXI, e a doença Creutzfeldt-
-Jakob (DCJ), que acomete seres humanos. 
Vírus, viroides e príons são estruturas que desafiam 
as concepções que biólogos têm sobre o significado de 
vida ou sobre os processos que definem os seres vivos. 
Um vírus é ou não um ser vivo? Essa é uma questão 
polêmica no campo científico. A ausência de metabolis-
mo próprio leva grande parte dos pesquisadores a não 
considerar os vírus seres vivos. Outros, todavia, consi-
deram-nos vivos, devido à capacidade de se replicarem.
Além disso, é alta a variabilidade genética causada 
pelas taxas de mutação observadas nos vírus, os quais, 
sob pressões seletivas, passam por processos evoluti-
vos. Essa característica também é usada como argu-
mento para defender que os vírus são seres vivos.
As alterações no material genético dos vírus ocorrem 
porque erros na replicação do genoma viral aconte-
cem com grande frequência e não são corrigidos por 
mecanismos celulares. Como consequência disso, for-
mam-se novas variedades genéticas que podem cau-
sar doenças antes desconhecidas.
As epidemias sazonais de gripe, por exemplo, são 
causadas por novas variedades do vírus do gênero 
Influenza (figura 4.23). Essas novas cepas são dife-
rentes o suficiente para que as pessoas tenham uma 
imunidade baixa contra elas, mesmo que já tenham 
sido infectadas por outras cepas virais. Isso explica a 
WORLD HEALTH 
ORGANIZATION. 
Evolution of 
a pandemic 
A(H1N1) 2009, 
Abr. 2009 – 
ago. 2010. 2. 
ed. Disponível 
em: https://
apps.who.int/
iris/bitstream/
handle/10665/ 
78414/;jsessio 
nid5B5 
AC11ED6B2 
CA949186A9 
749EB9 
0DC6F? 
sequence51. 
Acesso em: 
15 jul. 2020.
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 Fundamentos de Epidemiologia
Os vírus, portanto, podem infectar diferentes espécies de seres vivos. No caso do H1N1, os porcos e as aves eram 
os principais hospedeiros e, no caso do H5N1 e do H5N6, eram as aves. Nesses hospedeiros ocorreram alterações 
genéticas que possibilitaram o surgimento de uma variedade capaz de infectar células humanas. Isso também foi 
observado nas doenças causadas por coronavírus (SARS-CoV, MERS, SARS-CoV-2), conforme estudaremos adiante. 
O que os estudos indicam é que, apesar de as doenças serem inéditas na espécie humana, esses vírus já existiam. 
Isso porque linhagens virais já existentes sofreram mutações possibilitando novas condições de infecção. Mudanças 
comportamentais e ambientais, por exemplo, têm o potencial de aumentar ou diminuir a transmissão viral.
 1. Qual é a estrutura básica dos vírus?
 2. Retome os experimentos da investigação de 
Dimitri Ivanowsky. Como você explica os re-
sultados?
 3. Os vírus podem ser classificados com base em 
que características?
 4. Tendo em vista o processo de adsorção, por que 
a ação dos vírus é altamente específica?
 5. Explique o processo de replicação viral nos ciclos 
lítico e lisogênico. 
 6. Que fatores podem ter favorecido a emergência 
de surtos virais nos últimos anos?
EXERCêCIOS
Analise a seguir um estudo epidemiológico que indi-
ca a relação entre o tabagismo e o câncer de pulmão 
(figuras 4.25). 
0 0
45-49 55-59 65-69 75-79 45-49
IdadeIdade
 
55-59 65-69 75-79
500
200
400
600
800
1 000
1 500 Homens Mulheres
40 cigarros/dia
20 cigarros/dia
n‹o fumantes
Mortes por c‰ncer depulm‹o (por 100 000 pessoas)
AMERICAN CANCER SOCIETY. Cancer Prevention 
Study II. Disponível em: https://www.cancer.org/. 
Acesso em: 15 jul. 2020. 
 # Figura 4.25 – Taxa anual de morte por câncer de 
pulmão em homens e mulheres que participaram de 
estudo da Sociedade Americana de Câncer durante os 
seis primeiros anos de acompanhamento (de 1982 a 
1988). Essa é mais uma peça para a elaboração de uma 
conclusão epidemiológica. Observe a relação entre o 
percentual de mortes por câncer de pulmão por idade 
em homens e mulheres. Note a diferença nas curvas 
entre não fumantes, fumantes de 20 cigarros por dia 
em média e fumantes de 40 cigarros por dia em média. 
Esse tipo de levantamento de dados constitui uma 
evidência na elaboração de uma conclusão epide-
miológica. Note que os estudos epidemiológicos são 
realizados por meio de eventos, relações e fatores em 
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As Ciências da Natureza têm como principal objetivo 
construir explicações para fenômenos naturais. Apesar 
de não haver um método único e comum às diferentes 
Ciências da Natureza, há algumas práticas comparti-
lhadas na construção do saber. Em diferentes áreas do 
conhecimento, cientistas usam dados como principal 
fonte de evidências capazes de sustentar suas afirma-
ções sobre fenômenos naturais. 
Para defenderem uma explicação, cientistas devem 
apresentar suas ideias, evidências e métodos a outros 
especialistas em sua área. Somente com base na ava-
liação de membros da comunidade científica é que 
propostas de explicação ganham força e vão sendo 
aceitas e aplicadas. Assim, a avaliação entre pares é 
fundamental no meio científico. 
A partir de explicações sobre fenômenos naturais, 
cientistas também podem fazer previsões, desde 
aquelas de curto prazo, como a previsão do tempo nas 
próximas semanas, até as mais amplas, como a extin-
ção de determinadas espécies ameaçadas na próxima 
década. É fazendo previsões sobre como a natureza 
se comporta que também somos capazes de construir 
imensos prédios, enviar astronautas ao espaço ou indi-
car riscos epidemiológicos de uma doença. 
A Epidemiologia é a área da ciência que busca com-
preender os diferentes fatores que agem sobre a pro-
pagação, a frequência, a distribuição, a evolução e a 
prevenção de doenças. Ela é responsável por identifi-
car padrões de ocorrência de doenças nos seres vivos 
por meio de fatores que as influenciam, determinam 
e condicionam. Dessa forma, a Epidemiologia estuda 
a frequência de eventos e a gravidade patológica de 
uma doença por meio de sua variação no tempo e no 
espaço, além de fazer previs›es. 
80 Cap’tulo 4
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conjunto e não apenas por um resultado isolado. Isso 
quer dizer que os resultados das análises epidemioló-
gicas devem ser interpretados sempre com base em 
dados populacionais, expressando relações quanti-
tativas, isto é, dados numéricos (figura 4.26)
20
taxa anual de mortalidade por câncer 
de pulmão em 100 000 homens
duração da exposição em anos 
40 60 80
10
100
1 000
Fumou dos 15 anos 
aos 24 anos
Nunca fumou
regularmente
DOLL, R.; PETO, R. The causes of cancer: quantitative 
estimates of avoidable risks of cancer in the USA today. 
Journal of the National Cancer Institute. v. 66, n. 6, 
pp. 1193–1308, 1981. Disponível em: https://academic.oup.
com/jnci/article-abstract/66/6/1192/1076736. 
Acesso em: 15 jul. 2020.
 # Figura 4.26 – Dados do British Doctor Study, iniciado em 
1951. Nesse estudo, é possível observar que, à medida que 
o tempo de tabagismo aumenta, também cresce o número 
de mortes causadas por câncer de pulmão. Observe a 
diminuição considerável quando se trata de não fumantes.
Todos esses resultados são como peças de um con-
junto que torna as afirmações epidemiológicas mais ro-
bustas, pois são sustentadas por evidências que indicam 
relações causais entre o tabagismo e a ocorrência de 
câncer de pulmão (figura 4.27). A partir de relações 
como essa, são desenvolvidos estudos que permitem 
aos cientistas fazer previsões, como quais seriam os 
riscos de um fumante desenvolver câncer de pulmão 
dependendo do número de cigarros que fuma por dia.
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Dados epidemiológicos levam também a políticas 
públicas de conscientização sobre o tabagismo e a 
criar leis que obriguem as empresas a informar os ris-
cos causados pelo cigarro.
 # Figura 4.28 – A Lei Federal n. 12 546, de 2011, 
regulamentada em 2014, determina que, a partir de 
janeiro de 2016, 30% da parte inferior da face frontal 
das embalagens de produtos de tabaco apresente 
advertências sobre os malefícios do tabagismo.
E no caso de uma epidemia ou pandemia? Como as 
análises epidemiológicas são utilizadas? Quais são as dife-
renças entre doenças como o tabagismo e a COVID-19? 
Durante a pandemia de COVID-19, a OMS orientou po-
pulações de todo o mundo sobre prevenção e cuidados 
para evitar o contágio pelo SARS-CoV-2. Quais foram os 
fundamentos científicos dessas orientações? 
O tabagismo é uma doença crônica não infecciosa, isto 
é, trata-se de uma doença que não gera risco à vida do 
fumante em curto prazo e que não é transmissível. Ou-
tros exemplos são diabetes, obesidade e hipertensão. Há 
ainda doenças crônicas infecciosas, como a catapora e a 
aids, causadas por agentes infecciosos. Porém, nesses ca-
sos, os agentes não costumam causar a morte rápida do 
infectado, existindo um certo estado de equilíbrio entre 
parasitas e hospedeiros. Já no caso de epidemias e pan-
demias, a eficácia da transmissão é um fator fundamen-
tal a ser considerado. Quanto mais eficaz a transmissão 
do agente infeccioso e maiores as consequências gera-
das pela infecção, mais graves podem ser as pandemias.
 # Figura 4.27 – 
Observe que, 
quanto mais 
cigarros por dia, 
maior o risco de 
desenvolvimento 
do câncer de 
pulmão. As 
análises também 
indicam o 
quanto o risco 
diminui, de 
acordo com a 
idade, quando a 
pessoa para de 
fumar.
100,00
Câncer de pulmão
Homens Mulheres
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cigarros por dia idade (anos) em que parou de fumar cigarros por dia idade (anos) em que parou de fumar
90,00
80,00
70,00
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50,00
40,00
30,00
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-5
9
THUN, M. J. et al. 50-year trends in smoking-related mortality in the United States. 
The New England Journal of Medicine, 24 jan. 2013. 368:351-364. Disponível em: 
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMsa1211127. Acesso em: 15 jul. 2020.
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Na pandemia da COVID-19, por exemplo, um indi-
cador importante foi o número básico de reprodução 
(R), que indica o potencial de propagação viral. Depen-
dendo do valor de R, é possível fazer previsões sobre 
o estágio da pandemia. Isto é, se a pandemia está se 
expandindo ou regredindo em uma população.
Aumento no número 
de contágios
Se R > 1, cada pessoa infectada 
transmite a doença a pelo 
menos mais de uma pessoa.
Diminuição no 
número de contágios
Se R < 1, cada vez menos 
pessoas infectadas transmitem 
o vírus.
 # Quadro 4.3 – Análise do índice de propagação viral (R).
Como os epidemiologistas conseguem calcular o po-
tencial de contágio de uma doença? Para isso, é ne-
cessário considerar parâmetros como duração, oportu-
nidade, probabilidade de transmissão e suscetibilidade.
• Duração (D): é o tempo de infecção; em geral, 
quanto mais tempo a pessoa fica doente, maior é 
a chance de contagiar outras pessoas. No caso do 
SARS-CoV-2, alguns dias antes de apresentar os 
sintomas, a pessoainfectada já transmite o vírus, 
aumentando as chances de infecção dessa doença 
antes mesmo de os sintomas surgirem ou mesmo 
se nunca apresentaram sintomas (assintomáticos).
• Oportunidade (O): é o número de pessoas com 
que um infectado tem contato durante os dias em 
que está doente. Esse número é reduzido drastica-
mente quando as pessoas passam a tomar certas 
medidas, como o distanciamento social. 
• Probabilidade de transmissão (T): é a probabili-
dade de o vírus ser efetivamente transmitido quando 
uma pessoa se encontra com outra. Ela é reduzida 
quando as pessoas adotam medidas como o uso de 
máscaras, evitar contato físico e manter-se distante 
dos outros.
• Suscetibilidade (S): é a probabilidade de uma pes-
soa contrair o vírus e adoecer. A suscetibilidade está 
relacionada com o sistema imune de um hospedeiro, 
o comportamento das pessoas e a patogenicidade 
do agente infeccioso. Quando há um novo agente 
infeccioso ou enquanto não há vacinas disponíveis 
para uma doença, essa probabilidade é alta. 
A partir desses parâmetros, chamados DOTS, é cal-
culado o valor de R, que indica o número básico de 
reprodução do vírus. A partir do valor de R, outras 
medidas importantes são calculadas, como R0. O valor 
de R0 indica o potencial de infecção sem quaisquer 
medidas de prevenção, ou seja, considerando que a 
população não foi vacinada (alta suscetibilidade) e 
que não há nenhuma medida que busque conter a 
propagação (alta oportunidade). Esses parâmetros são 
usados para propor formas mais eficazes de combate 
à transmissão viral. Observe o exemplo de um estudo 
desenvolvido na Inglaterra. Nessa pesquisa, os sujeitos 
utilizaram um aplicativo capaz de rastrear e avisar so-
bre infecções próximas (figura 4.29).
C D E F G
Dia 1
Dia 2
Casa
Acordou com febre Positivo para
COVID-19 
mais próximo
próximo 
Aconselhamento: manter
distanciamento social
Testes requisitados
autoisolamento
por 14 dias
Tempo
Relata sintomas,
faz teste
CasaTrem Trabalho
A
A A
BH I
B C D H I B
AA
A
E F
G
Sujeito Tem a infecção COVID-19. Sem sintomas.A
Alerta
Elaborado com base em: FERRETI, L. et al. Quantifying SARS-CoV-2 transmission suggests 
epidemic control with digital contact tracing. Science, v. 368, 2020. Disponível em: https://
science.sciencemag.org/content/368/6491/eabb6936.abstract. Acesso em: 15 jul. 2020. 
 # Figura 4.29 – 
Representação 
esquemática de 
uma das pesquisas 
relacionadas à 
oportunidade de 
infecção pelo 
SARS-CoV-2. No 
exemplo da imagem, 
o sujeito A (e todos os 
sujeitos que usaram 
o aplicativo) era 
rastreado usando 
conexões com outros 
usuários do aplicativo. 
O indivíduo A solicitou 
um teste para SARS-
-CoV-2 e o resultado 
positivo acionou 
uma notificação 
instantânea para 
indivíduos que 
estiveram em 
contato próximo. O 
aplicativo recomenda 
isolamento para o 
sujeito A e quarentena 
e testagem para seus 
contatos próximos.
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Existem muitos coronavírus diferentes. A família Coronaviridae corresponde a um grupo de vírus de RNA de 
fita simples, com simetria icosaédrica, envelopado e com projeções proteicas que geram uma imagem seme-
lhante à de uma coroa solar quando observado ao microscópio eletrônico de transmissão.
A maioria das espécies de coronavírus causa doença em animais. Há sete tipos conhecidos que causam 
infecções no trato respiratório humano. Quatro deles geram sintomas de resfriado comum. Porém, três deles 
recentemente causaram grandes surtos epidemiológicos e sintomas graves, como a síndrome respiratória 
aguda: o SARS-CoV (2002 e 2003), o MERS-CoV (2012 a 2014) e o SARS-CoV-2 (2019-). Nesta investigação, 
você deverá analisar dados e comparar as doenças causadas por esses coronavírus.
O QUE FAZER
 1. Leia atentamente as fichas de cada uma das doenças causadas pelo coronavírus.
Analisando as doenças 
causadas por coronavírus
INVESTIGAÇÃO
Ficha1: SARS
• Características gerais: causada pelo 
SARS-CoV, identificado na China 
em 2002. Foi responsável pela epi-
demia de síndrome respiratória agu-
da grave. Essa doença espalhou-se 
por vários países em alguns meses, 
mas foi contida rapidamente. 
• Transmissão: ocorre por gotículas 
liberadas no ar quando pessoas 
infectadas tossem, espirram ou 
falam. 
• Sintomas: febre, dor de cabeça, 
tosse seca, dores musculares e di-
ficuldade para respirar (dispneia). 
Em casos graves, causa pneumo-
nia e diminuição do número de 
células de defesa sanguíneas.
• Células infectadas no corpo: 
principalmente as do trato respi-
ratório inferior, como brônquios e 
bronquíolos.
• Tratamento: não há cura, apenas 
cuidados paliativos e uso de res-
piradores para auxiliar na ventila-
ção mecânica em casos graves.
• Taxa de letalidade: 10,87%.
• R0: 3,0.
• Origem: possivelmente morcegos 
de mercados chineses ou civetas, 
um pequeno mamífero carnívoro. 
Ficha 2: MERS
• Características gerais: causada 
pelo mers-cov, identificado em 
2012 na Arábia Saudita. Foi res-
ponsável pela epidemia de síndro-
me respiratória do Oriente Médio.
• Transmissão: contato com secre-
ções respiratórias de uma pessoa 
infectada.
• Sintomas: febre, tosse e falta de 
ar. Em casos graves, causa pneu-
monia, dificuldade para respirar e 
insuficiência renal.
• Células infectadas no corpo: 
principalmente as do trato respi-
ratório inferior, como brônquios e 
bronquíolos.
• Tratamento: não há cura, apenas 
cuidados paliativos e uso de res-
piradores para auxiliar na ventila-
ção mecânica em casos graves.
• Taxa de letalidade: 36%.
• R0: aproximadamente 1,0.
• Origem: possivelmente camelos te-
nham sido a origem da transmissão 
do vírus para os seres humanos. 
Ficha 3: COVID-19
• Características gerais: causada 
pelo SARS-CoV-2, identificado 
em 2019 na China. Foi responsá-
vel pela pandemia de COVID-19.
• Transmissão: ocorre por gotículas 
liberadas no ar quando pessoas 
infectadas tossem, espirram, fa-
lam ou quando uma pessoa sus-
cetível encosta em uma superfície 
contaminada e transporta o vírus 
para a boca, o nariz ou os olhos.
• Sintomas: febre, cansaço e tosse 
seca. Alguns pacientes relatam 
outros sintomas, como perda de 
paladar ou olfato, dor de gargan-
ta, diarreia, erupção cutânea ou 
descoloração dos dedos das mãos 
ou dos pés. Em casos graves, há 
grande dificuldade de respirar.
• Células infectadas no corpo: prin-
cipalmente as do trato respiratório 
superior, como traqueia e laringe.
• Tratamento: não há cura, apenas 
cuidados paliativos e uso de res-
piradores para auxiliar na ventila-
ção mecânica em casos graves.
• Taxa de letalidade: variável, entre 
2% e 3,5%.
• R0: variável, entre 2,0 e 6,4 (mé-
dia de 4,2).
• Origem: possivelmente morcegos 
ou pangolins, mamífero seme-
lhante a um tamanduá.
Os dados sobre o SARS-CoV-2 são recentes e grande parte ainda está sendo analisada pela comunidade 
científica, podendo haver imprecisão ou alteração futura em alguns de seus indicadores. 
Para os fins desta atividade, utilize os dados aqui fornecidos como referência.
83Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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pela qual cerca de 100 mil soldados passavam 
todos os dias. A doença espalhou-se por quase 
todas as partes do mundo e causou a morte de 
mais de 50 milhões pessoas.
 # Figura 4.30 – Fotografia do gráfico que 
indica o número de mortes causadas pela 
gripe espanhola entre 1918 e 1919, em Nova 
York, Londres, Paris e Berlim. 
 a) O que os casos de surto das doenças mais recen-
tes têm em comum com a gripe espanhola?
 b) Apesar de algumas semelhanças, a gripe espa-
nhola ocorreu no contexto de um mundo não 
globalizado como o atual. Como você explicaria 
a intensa disseminação do vírus Influenza H1N1, 
causador da gripe espanhola, em um mundo 
não globalizado?
 c) A gripe espanhola e a gripe suína foram causa-
das pelo Influenza H1N1. Que características pre-
sentes nos vírus permitem que novas pandemias 
apareçam apartir de um mesmo tipo de vírus?
 5. Considere as seguintes afirmações:
 I. O poder explicativo da ciência é ilimitado.
 II. Não há um limite de experimentos capazes de 
provar que estou absolutamente certo, mas um 
único experimento pode provar que estou errado.
 Usando as noções de previsão e incerteza debati-
das no texto, faça uma análise de cada uma des-
sas afirmações e anote no caderno sua conclusão.
REFLEXÃO
 1. Analise as três fichas das doenças SARS, MERS e 
COVID-19 e faça as atividades seguintes.
 a) Compare as taxas de letalidade e o valor de R0 
de cada uma dessas doenças.
 b) Indique as principais semelhanças observadas.
 c) Identifique as diferenças entre as três doenças.
 2. Tendo em vista as semelhanças indicadas no item 
b da questão anterior, elabore duas ações que 
possam ser úteis para a humanidade em pande-
mias virais no futuro.
 3. O SARS-CoV causou a morte de 916 pessoas duran-
te a epidemia, entre 2002 e 2003. O MERS-CoV, por 
sua vez, registrou 858 mortes desde sua identifica-
ção em 2012. Já o SARS-CoV-2 gerou um número 
de mortes muitas vezes maior em poucos meses. 
 a) Tendo em vista os dados das três fichas, elabore 
uma explicação para o maior número de mortes 
causado pelo SARS-CoV-2, apesar de sua taxa 
de letalidade ser a menor entre as três doenças. 
 b) Em pequenos grupos, compare explicações di-
ferentes formuladas por cada colega no item 
anterior. Argumente buscando concluir qual das 
explicações é mais provável, considerando os da-
dos científicos disponíveis na análise. 
 c) Pense em outros dados não presentes nas fichas 
que poderiam ser coletados para construir uma 
explicação mais robusta. 
 4. Crises sanitárias (SARS, MERS e COVID-19) têm 
sido mais frequentes nas últimas décadas. A hu-
manidade, porém, já testemunhou outras epi-
demias e pandemias em sua história. Uma das 
piores pandemias já registradas no mundo foi a 
da gripe espanhola, em 1918, no fim da Primeira 
Guerra Mundial (figura 4.30).
 Uma pesquisa do virologista John Oxford (1942-) 
indicou que o local em que apareceram os pri-
meiros casos dessa gripe foi uma reserva militar 
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
1. Observe cada uma das atividades retratadas a seguir.
 # Figura 4.31 – Algumas atividades cotidianas de uma população.
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Essas atividades são comuns em nosso cotidiano. Porém, no contexto da pandemia de COVID-19, infelizmente essas 
atividades tornaram-se arriscadas. Analise todas elas, indicando: 
 a) o risco de transmissão do SARS-CoV-2 e de contaminação por esse vírus em cada uma dessas atividades;
 b) as medidas preventivas para amenizar esse risco.
2. O uso de equipamentos de proteção e a adoção de determinados comportamentos de segurança são amparados 
por conhecimentos científicos. 
 a) Justifique cada medida apontada no item b da questão anterior, tendo em vista as características do vírus. 
 b) Faça uma pesquisa e indique equipamentos de proteção que devam ser utilizados ou comportamentos de segu-
rança que devam ser adotados em outros contextos da vida cotidiana, além do de pandemia. 
3. Nas primeiras semanas em que se notificaram os 
casos de COVID-19, a OMS divulgou algumas formas 
de prevenção à doença (figura 4.32).
 a) No início da pandemia, as máscaras foram indi-
cadas apenas para profissionais da saúde e para 
pessoas já infectadas com o vírus. Como você 
justifica essa orientação da OMS?
 b) Ao longo do desenvolvimento da doença, outras 
recomendações passaram a ser indicadas. Pesquise 
quais foram essas recomendações. 
 c) Indique duas orientações que antes não haviam sido indicadas e que passaram a ser recomendadas. Tendo em vista 
os conhecimentos sobre o SARS-CoV-2 e sobre vírus em geral, como você justifica cientificamente essas orientações?
4. Com o avanço da pandemia, a OMS manteve a orientação do uso de máscaras cirúrgicas por profissionais de saú-
de e pessoas infectadas. Porém, também indicou que os países poderiam tomar decisões sobre o uso de máscaras 
por pessoas saudáveis em suas comunidades.
 a) Quais seriam as vantagens do uso de máscaras pela comunidade em geral?
 b) Que desvantagens ou riscos podem ser gerados pelo uso extensivo de máscaras pela comunidade em geral?
Cozinhar bem 
carnes e ovos.
Lavar as mãos com 
água e sabão.
Cobrir a boca e o nariz 
ao tossir e espirrar.
 # Figura 4.32 – Algumas formas de prevenção à 
COVID-19. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia. 
 Equipamentos de proteção e 
comportamentos de segurança
ou de outras pessoas, entre outros comportamentos. 
Equipamentos também são importantes para a segurança 
no trânsito. Pense, por exemplo, no cinto de segurança. 
Por mais incrível que pareça, no Brasil, o cinto se tornou 
obrigatório somente na década de 1990. No início, houve 
polêmica e resistência, mas, aos poucos, esse equipamen-
to foi sendo incorporado e tornou-se habitual. Indicado-
res internacionais de trânsito apontam que usar o cinto de 
segurança reduz em até 40% as consequências fatais em 
acidentes e em até 60% os estados graves (figura 4.33).
 # Figura 4.33 – De acordo 
com a OMS, cerca de 
1,35 milhão de pessoas 
morrem a cada ano em 
decorrência de acidentes 
no trânsito. Dessas 
mortes, 73% são de 
jovens do sexo masculino 
com menos de 25 anos.
Nossas ações, tanto em atividades cotidianas quanto 
profissionais, envolvem riscos individuais, coletivos e 
socioambientais. Na atividade anterior, você analisou 
algumas medidas preventivas à COVID-19 que levam a 
refletir sobre ações de risco. Porém, equipamentos de 
proteção e comportamentos de segurança vão muito 
além de um contexto de pandemia. 
Situações cotidianas podem nos expor a riscos. No lu-
gar em que moramos, por exemplo, pode haver quedas, 
contaminações ou explosões. Também há riscos no ca-
minho para a escola, como acidentes de trânsito. Na vida 
profissional, há possibilidade de acidentes de trabalho. 
A sociedade tem refletido sobre comportamentos con-
siderados seguros e equipamentos capazes proporcionar 
proteção em diversos ambientes e atividades. No trânsito, 
por exemplo, a direção defensiva consiste no conjunto 
de comportamentos que visam prevenir ou minimizar as 
consequências dos acidentes de trânsito. Isso envolve co-
nhecer as leis do Código Brasileiro de Trânsito, agir com 
prudência, ter responsabilidade no transporte de cargas 
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85Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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O uso de máscaras pela população em geral envolve 
um processo comportamental educativo, pois não se 
trata, apenas, de colocar a máscara no rosto. Evitar 
encostar na parte frontal da máscara antes, no mo-
mento e depois do uso, retirá-la de forma apropriada, 
descartá-la corretamente e trocá-la periodicamente 
são práticas fundamentais. A autocontaminação pode 
ocorrer caso a máscara seja usada de forma indevida. 
Além disso, seu uso pode causar uma falsa sensação 
de segurança, levando a um menor cumprimento de 
outras medidas, como distanciamento social e limpeza 
das mãos.
Do ponto de vista científico, o aspecto mais relevan-
te é que as medidas de prevenção e proteção estejam 
pautadas em evidências capazes de sustentar sua efi-
cácia. Um exemplo é a indicação do uso de sabão para 
lavar as mãos ou álcool etílico hidratado 70º INPM 
para a desinfecção das mãos e superfícies. Essas medi-
das são sustentadas por estudos da área de Virologia. 
Como sabemos, os vírus SARS-CoV-2 são envelopados 
e, portanto, é cientificamente sustentada a afirmação: 
“Higienizar as mãos com sabão ou álcool 70% é uma 
medida capaz de inativar o vírus”. O envelope viral 
é formadopor lipídios, proteínas e carboidratos. Os 
agentes químicos como sabão e álcool 70% intera-
gem com a estrutura lipídica do envelope e as espícu-
las (proteína S), respectivamente. A ruptura do envelo-
pe viral ou a destruição das espículas impossibilitam o 
coronavírus de infectar novas células. 
Equipamentos de proteção coletiva (EPCs) também são 
importantes nas atividades cotidianas. Esses dispositivos 
são usados com objetivo de proteger contra riscos que 
afetam um grupo de pessoas em determinado ambiente. 
Ventilação de locais de trabalho, extintores de incêndio e 
sinalizações de trânsito são exemplos de EPCs. 
Existe ainda a segurança ecológica ou global, que 
consiste no conjunto de medidas que visam amenizar 
riscos de atividades industriais ou tecnológicas que 
possam causar danos ambientais ou planetários, como 
é o caso das indústrias químicas e nucleares.
Um bom exemplo foi o dos clorofluorocarbonetos 
(CFCs), usados, até recentemente, na produção de 
aerossóis e gases para refrigeração. Esses compostos, 
quando liberados na atmosfera, são capazes de rea-
gir com o gás ozônio da estratosfera terrestre. Esse 
processo leva à decomposição da camada de ozônio 
e, consequentemente, ao expressivo aumento da su-
perfície terrestre à exposição da radiação solar. O risco 
global levou autoridades a firmar um acordo interna-
cional de substituição dos CFCs por outros compostos 
que, apesar de terem impacto no aquecimento global, 
não alteram a camada de ozônio. Esse acordo, conhe-
cido como Protocolo de Montreal, ocorreu em 1987 
e, possivelmente, foi o que obteve maior adesão entre 
todos os acordos ambientalistas internacionais.
No ambiente de trabalho existem, também, com-
portamentos fundamentais para reduzir ou evitar aci-
dentes. São ações aparentemente simples, mas que 
podem passar despercebidas, como informar aos su-
periores problemas em equipamentos, manter o local 
de trabalho limpo e organizado, estar atento ao com-
portamento dos colegas de trabalho e utilizar equipa-
mentos de proteção individual (EPIs) corretamente. 
Um equipamento de proteção individual (EPI) é um dis-
positivo ou produto de uso individual que deve ser utili-
zado para proteção contra riscos à saúde e à segurança.
A pandemia do SARS-CoV-2 criou a necessidade de 
usar EPIs que, até então, eram utilizados rotineiramen-
te apenas por profissionais de saúde (figura 4.34). 
Esses trabalhadores estão cotidianamente expostos a 
uma série de riscos, gerados por agentes químicos, fí-
sicos, biológicos e, até mesmo, psicossociais. Há uma 
exposição muito maior a infecções causadas por vírus, 
bactérias, fungos e outros agentes infecciosos.
 # Figura 4.34 – Equipamentos de proteção individual 
utilizados por profissionais de saúde.
No surto da COVID-19, uma série de estudos sobre 
síndromes gripais utilizados pela OMS fundamentou o 
uso de máscaras de proteção respiratória, como os res-
piradores particulados (N95/PFF2 ou equivalente), para 
os profissionais de saúde. Isso porque essas máscaras 
filtram pelo menos 95% de partículas de até 0,3 mm 
de tamanho. Os resultados dessas pesquisas indicam 
que esse tipo de máscara pode evitar a disseminação 
de gotículas de uma pessoa infectada com SARS-CoV-2 
para outros indivíduos ou para o ambiente ao seu re-
dor. Essas máscaras, inicialmente, não foram indicadas 
para a população em geral, pois não se poderia correr 
o risco de que esses materiais faltassem para os profis-
sionais de saúde (os mais expostos às infecções).
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máscara e proteção 
facial de plástico 
transparente
óculos de proteção
avental impermeável
luvas
proteção para calçados
86 Cap’tulo 4
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 1. O que são EPI e EPC? Dê exemplos.
 2. Explique por que a higienização com sabão ou álcool em gel é considerada uma medida eficaz como 
forma de prevenção à COVID-19.
 3. Quais são os critérios utilizados por cientistas para indicar o uso de uma medida de prevenção ou segurança?
EXERCÍCIOS
Nos últimos anos, houve muitas doenças preocu-
pantes no mundo, como o ebola, o zika, a dengue e 
o chikungunya. Por causa da facilidade de contamina-
ção e dos cuidados de prevenção necessários, essas 
doenças devem ser constantemente monitoradas pe-
las autoridades de saúde.
O QUE FAZER
 1. Organizem-se em grupos. Cada grupo deverá es-
colher uma doença emergente ou reemergente.
 2. Faça um levantamento de dados sobre a doença 
escolhida. 
 3. Com base nesse levantamento, elaborem um 
trabalho escrito, organizando as informações a 
partir dos seguintes pontos:
 a) caracterização do agente 
infeccioso da doença;
 b) mecanismos de transmis-
são;
 c) sintomas;
 d) profilaxia e tratamento;
Profilaxia: medidas de prevenção para e evitar doenças.
 e) análise de semelhanças e diferenças entre essa 
doença e a COVID-19.
 4. A partir da construção do texto escrito, desenvol-
vam uma forma de apresentação da pesquisa para 
divulgação entre os colegas da turma e a comu-
nidade escolar. Lembrem-se de que esse tipo de 
divulgação deve chamar a atenção do público sem 
distorcer os dados e as informações científicas.
 5. Conversem com o professor sobre as ideias que 
tiverem para fazer essa divulgação. Algumas pos-
sibilidades são:
• cartilhas explicativas; 
• produção de vídeos (vídeos explicativos, entrevis-
tas com especialistas, minidocumentários, etc.);
• apresentações teatrais;
• sequências de postagens em redes sociais.
 6. Combinem com o professor e a coordenação da 
escola um momento propício para apresentar o 
material produzido para a comunidade.
Doenças emergentes e reemergentes
PROJETO
• O jogo Plague. Inc, gratuito para dispositivos móveis, oferece duas possibilidades. O jogador pode escolher ser uma 
“praga”, como vírus, príon e bactéria, e, por meio de mutações e outras ferramentas, causar uma pandemia mundial. 
A outra possibilidade de jogo é proteger o planeta de uma pandemia por meio de pesquisas e desenvolvimento de 
técnicas de contenção da “praga”. Disponível em:
https://play.google.com/store/apps/details?id5com.miniclip.plagueinc&hl5pt_BR.
https://apps.apple.com/br/app/plague-inc/id525818839.
• Episódio do programa Linha do tempo, da TV USP de Bauru, com o professor doutor Alberto Consolaro e o infecto-
logista doutor Fernando Monti, que conversam sobre as epidemias ao longo da história. Disponível em: https://www.
youtube.com/watch?v5BC6r59vPIAk.
Acesso em: 3 jul. 2020.
Peçam ajuda ao 
professor para 
selecionar as 
fontes de pesquisa 
e não se esqueçam 
de citar todas 
as referências 
consultadas.
87Previsão, incerteza e prevenção: o novo normal
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Competências gerais: 1, 2, 5, 7, 9 e 10 Competências específi cas: 2 e 3
Habilidades: (EM13CNT205), (EM13CNT301), (EM13CNT303), (EM13CNT304)
e (EM13CNT310)
Imunização e medicamentos
Neste capítulo, continuaremos a discutir temá-
ticas sociais e científi cas relacionadas à saúde e a 
doenças da atualidade. Como vimos no capítulo 
anterior, o conceito de saúde não se reduz sim-
plesmente à ausência de doenças. Agora, vamos 
aprofundar essa discussão a partir do estudo da 
importância dos serviços básicos de atendimento à 
saúde, da cobertura vacinal e do saneamento bá-
sico. Nessa perspectiva, o conceito de saúde tem 
relação com a melhoria da qualidade de vida da 
população e do acesso aos direitos fundamentais. 
Neste capítulo, vamos retomar os estudos sobre 
a pandemia de SARS-CoV-2 e a produção de vaci-
nas e medicamentos. Você poderá utilizar as no-
ções de previsão e incerteza na ciência, interpretar 
testes e reconhecer potencialidades dos limites da 
ciência. Para isso, vamos explorar os conhecimen-
tos de Imunologia, Epidemiologia e Química Or-
gânica de forma contextualizada.
Esses conhecimentos serão importantes para 
análises de informações que vemos diariamente nas redes sociais. Durante a pandemia da COVID-19, um 
grande desafi o para a população foiavaliar a confi abilidade das informações que chegavam até ela. Neste 
capítulo, vamos interpretar esse tipo de informação para que você possa desenvolver critérios de seleção e 
uso de fontes confi áveis.
# Figura 5.1 – Os memes tornaram-se meios de 
comunicação muito comuns nas redes sociais. São 
caracterizados por vídeos, imagens, frases ou versos 
musicais com informações curtas e de tom humorístico.
 Fundamentos de Imunologia
Ao longo do dia, fi camos expostos a partículas, substâncias e organismos que podem ser nocivos ao nosso cor-
po. Nosso organismo, porém, possui meios naturais de defesa. O corpo humano apresenta um conjunto de bar-
reiras f’sicas, como a pele, que impedem a entrada de agentes estranhos. A pele nos protege contra agressores 
físico-químicos, que causam abrasão e desidratação; e biológicos, como bactérias e fungos. Seus mecanismos 
de defesa vão desde a ação 
das glândulas sebáceas, que 
evitam a proliferação de mi-
cróbios, até atividades imuni-
tárias mais específi cas. 
pelo
poro de suor
glândula
sudorípara
vasos
sanguíneos
folículo
piloso
glândula
sebácea
epiderme
derme
tela subcutânea
(hipoderme)
# Figura 5.2 – Representação da 
estrutura interna da pele. A pele 
é um órgão complexo do ponto 
de vista morfofi siológico. É um 
órgão dinâmico que responde 
a mudanças no ambiente 
externo e interno, ativa 
manifestações do organismo, 
apresenta complexas interações 
moleculares e celulares, renova 
e repara seus componentes 
continuamente. Os elementos 
não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
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88 Cap’tulo 5
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Os órgãos internos do corpo humano possuem sistemas de membranas e muco, um mecanismo eficiente de 
proteção, como as pleuras (pulmões) e as meninges (sistema nervoso). Secreções, como o suco gástrico do estô-
mago e a saliva, também são importantes por combater organismos estranhos. 
 # Figura 5.3 – 
Representação das 
pleuras visceral 
e parietal, cuja 
função é proteger 
os pulmões 
contra atritos. 
Os elementos 
não estão 
representados em 
proporção. Cores 
fantasia.
 # Figura 5.4 – 
As meninges 
protegem o 
tronco encefálico 
e a medula espinal 
contra choques 
mecânicos 
e agentes 
infecciosos. 
Também são 
responsáveis por 
nutrir o encéfalo. 
Esquema de corte 
do crânio humano 
mostrando 
as meninges. 
Os elementos 
não estão 
representados em 
proporção. Cores 
fantasia.
Meningite
A meningite é uma infecção das membranas que reco-
brem o cérebro (as meninges), que afeta toda a região e difi-
culta o transporte de oxigênio às células do corpo. A doença 
provoca sintomas como dor de cabeça e na nuca, rigidez 
no pescoço, febre e vômito. Ela pode evoluir rapidamente, 
em especial entre crianças e adolescentes, para perda dos 
sentidos e dos movimentos de pés, pernas, braços e mãos.
Vários agentes infecciosos causam a meningite. Geral-
mente, os quadros ocasionados por vírus são menos graves. 
Já os que surgem em decorrência de bactérias (ou, ra-
ramente, de fungos) são perigosos, com taxa de morte na 
casa dos 20%. Além disso, dois a cada dez sobreviventes 
têm de conviver com sequelas, a exemplo de surdez, para-
lisia ou amputação de membros.
A transmissão do meningococo – principal bactéria 
causadora da meningite – ocorre por meio de secreções 
respiratórias e da saliva, durante contato próximo com 
uma pessoa infectada. A boa notícia é que esses agen-
tes não são tão contagiosos quanto o vírus da gripe, por 
exemplo. [...]
O tratamento depende do tipo de microrganismo que 
gerou a meningite e, principalmente, do estado do pacien-
te. Mas é certo que um atendimento rápido ajuda bas-
tante. Mais importante do que isso, hoje há várias vacinas 
contra os principais agentes causadores desse problema. 
[...]
O QUE é meningite: causas, sintomas, 
tratamentos e a vacina. VEJA SAòDE, São Paulo, 
17 jan. 2019. Disponível em: https://saude.abril.
com.br/medicina/o-que-e-meningite-causas-
sintomas-tratamentos-e-a-vacina/. 
Acesso em: 1o jul. 2020.
pulmão
costelas
espaço pleural
músculo 
intercostal
pleura visceral 
(membrana 
interna)
pleura parietal 
(membrana 
externa)
dura-máter (membrana externa)
aracnoide-máter (fibras colágenas
e vasos sanguíneos) – 
espaço subaracnóideo
pia-máter
(membrana interna)
córtex
cerebral
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89Imuniza•‹o e medicamentos
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estranhas ao corpo por meio de reconhecimento mo-
lecular, seguido de fagocitose e, por fi m, destruição.
Os dois principais tipos de leucócitos que atuam nes-
ses processos são os neutrófi los e os macrófagos. Os 
neutrófi los, circulantes na corrente sanguínea, são 
atraídos até os tecidos infectados principalmente por 
fungos e bactérias. Os macrófagos circulam na linfa 
e estão presentes nos tecidos, atuam na fagocitose de 
partículas e promovem resposta infl amatória. Eles são 
produzidos nos tecidos a partir da diferenciação dos 
monócitos, que circulam na corrente sanguínea. Há 
outras células fagocíticas, como os eosinófi los, que 
atuam em reações alérgicas e na defesa contra orga-
nismos multicelulares, como parasitas vermiformes. 
# Figura 5.6 – Células fagocíticas do organismo. Os 
macrófagos, encontrados na linfa e nos tecidos, são 
produzidos a partir da diferenciação de monócitos, 
ocorrendo aumento expressivo na quantidade de 
lisossomos. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Os neutrófi los, os monócitos e os eosinófi los são 
produzidos nos tecidos hematopoiéticos (produtores 
de sangue), como a medula óssea.
# Figura 5.7 – Processo de fagocitose realizado por 
macrófagos. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Quando agentes agressores externos conseguem ul-
trapassar essas barreiras protetoras, nosso organismo 
conta com um sistema de defesa mais específi co: o 
sistema linfático.
gânglios linfáticos
timo
baço
rede de vasos
linfáticos
Este sistema é formado por uma rede de vasos lin-
fáticos, distintos dos vasos sanguíneos, gânglios linfá-
ticos e órgãos linfoides. No interior dos vasos, circula 
a linfa, um líquido composto de plasma e leucócitos 
(células de defesa ou glóbulos brancos) que é forma-
do quando o sangue atravessa os capilares sanguíneos 
para os tecidos. 
Os vasos linfáticos não contam com um órgão 
bombeador que impulsione a movimentação da linfa, 
como é o caso do sistema cardiovascular, que conta 
com o coração. No entanto, as contrações musculares 
e a pulsação dos vasos sanguíneos causam a movi-
mentação da linfa. 
Os gânglios linfáticos, ou linfonodos, são peque-
nas estruturas distribuídas ao longo dos vasos linfáticos. 
É nos gânglios que ocorre a fi ltração da linfa, quando se 
recolhem patógenos. 
Os órgãos linfoides (timo, baço e medula óssea) 
não estão anatomicamente ligados aos vasos linfáticos. 
Porém, são considerados parte do sistema linfático de-
vido às suas funções relacionadas ao sistema imune. 
Nesses órgãos ocorre a maturação dos leucócitos.
Os leucócitos atuam de forma mais específi ca do 
que a pele, o muco e as secreções, porque funcio-
nam de modo a distinguir substâncias ou partículas 
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# Figura 5.5 – 
Representação do 
sistema linfático 
humano. Os elementos 
não estão representados 
em proporção. Cores 
fantasia.
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neutrófi loeosinófi lomonócito
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1. O macrófago engloba o agente estranho.
2. Fusão da vesícula em que se encontra o agente com um lisossomo.
3. Enzimas lisossômicas degradam o agente estranho.
4. Liberação dos fragmentos.
microrganismo
lisossomo
receptor
90 Cap’tulo 5
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Imunidade inata
As barreiras físicas, como a pele, o muco e as secreções, e os leucócitos compõem um mecanismo de defesa 
chamadoimunidade inata. Esse tipo de imunidade abrange uma ampla gama de agentes estranhos. A resposta 
é rápida, e o mecanismo atua contra diversos agentes, como vírus, bactérias e fungos. 
Uma resposta comum da imunidade inata é a inflamação. Quando uma farpa entra no seu pé, por exemplo, 
você sente dor, o local fica inchado, avermelhado, e, às vezes, até há aumento de temperatura no local. Isso é 
resultado de uma resposta inflamatória, iniciada por moléculas sinalizadoras de inflamação chamadas histami-
nas, armazenadas em células denominadas mastócitos. As histaminas aumentam a permeabilidade dos capi-
lares, favorecendo a passagem de células como os neutrófilos. Este processo é chamado de diapedese. Neste 
momento, ocorre, também, a diferenciação dos monócitos em macrófagos. Essas células atuam em moléculas 
sinalizadoras como as citocinas, que aumentam o fluxo sanguíneo para o local da lesão, causando vermelhidão 
e aumento de temperatura. No caso da entrada de patógenos pela lesão, as células de defesa atuam por meio 
de fagocitose, destruindo os patógenos. 
 # Figura 5.8 – Representação esquemática da resposta inflamatória. Os elementos não estão representados em 
proporção. Cores fantasia.
Imunidade adaptativa
Além da imunidade inata, nosso organismo também 
conta com a imunidade adaptativa. Esse tipo de 
resposta consiste em reconhecimento molecular por 
meio de grande variedade de receptores, que permi-
tem que determinado agente estranho seja detectado. 
Dessa forma, na imunidade adaptativa há uma enor-
me especificidade da resposta imune em relação ao 
agente; por isso, a resposta é mais lenta. 
Na imunidade adaptativa, atuam leucócitos do tipo 
linfócito. Assim como outros leucócitos, os linfócitos 
são produzidos na medula óssea. Alguns migram para o 
timo, onde se diferenciam em linfócitos T. Outros per-
manecem na medula e se diferenciam em linfócitos B. 
Toda substância que gera respostas por parte dos 
linfócitos B ou T é chamada de antígeno. Antígenos 
são proteínas virais ou bacterianas que se ligam aos 
receptores dos linfócitos. Há cinco tipos principais de 
linfócitos:
• Linfócitos T auxiliares (CD41): coordenam a res-
posta imune e estimulam a ação dos linfócitos B. 
• Linfócitos T citotóxicos (CD81): destroem células 
infectadas reconhecidas por conterem antígenos es-
pecíficos (células apresentadoras de antígeno). 
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1. Patógenos entram no organismo por 
meio de um machucado.
2. Plaquetas liberam proteínas para 
conter a hemorragia da ferida.
3. Mastócitos liberam histaminas no 
local da lesão, causando a dilatação 
dos capilares. Macrófagos, que já se 
diferenciaram a partir dos monócitos, 
liberam moléculas que aumentam o 
fluxo sanguíneo na região afetada.
4. Capilares mais dilatados permitem a 
passagem de neutrófilos (diapedese).
5. Neutrófilos e macrófagos fagocitam as 
bactérias.
6. Macrófagos liberam citocinas, que 
atraem outras células do sistema 
imunitário (ou imune) para o local.
ferida
movimento de 
líquido
Plaquetas 
sanguíneas
mastócito
neutrófilo
macrófago
citocinas
Iniciar reparo 
de tecido
moléculas 
sinalizadoras
bactérias
91Imuniza•‹o e medicamentos
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A outra parte dos linfócitos B permanece inativa, 
na forma de células de memória, até uma segun-
da exposição ao mesmo antígeno, gerando uma 
resposta secundária. Esse fenômeno é conhecido 
por memória imune. A resposta desencadeada ao 
segundo contato com o antígeno ocorre de forma 
muito mais rápida do que quando o organismo foi 
exposto pela primeira vez. 
Na imunidade celular, que ocorre dentro das cé-
lulas, há atuação dos linfócitos T citotóxicos (CD81). 
Essas células liberam proteínas tóxicas que destroem 
células infectadas por vírus ou outros patógenos. Esses 
linfócitos são ativados por meio de sinais dos linfócitos 
T auxiliares (CD41) e a partir da interação com uma 
célula apresentadora de antígeno. 
A resposta da imunidade celular também inclui uma 
resposta imune secundária, por meio de linfócitos T 
citotóxicos de memória.
Imunização ativa e passiva
A resposta imune adaptativa está relacionada ao que 
chamamos de imunidade ativa – isto é, o conjunto de 
mecanismos de defesa que atuam quando o patógeno 
que infectou o corpo gerou uma resposta primária ou 
secundária (no caso de uma nova infecção). 
A imunização passiva ocorre quando os mecanismos 
de defesa não são produzidos pelo próprio organismo, 
mas recebidos de outra fonte. Os anticorpos de uma 
mulher grávida, por exemplo, chegam ao feto e atuam 
em sua imunização. 
 # Figura 5.10 – O leite materno também fornece 
anticorpos para o bebê.
Os exemplos anteriormente citados são de proces-
sos naturais de imunização. Porém, tanto a imunidade 
ativa quanto a passiva podem ser produzidas de modo 
artificial.
• Linfócitos natural killers (NK): destroem células in-
fectadas ou tumorais. Diferentes dos linfócitos T citotó-
xicos, seus receptores não são para antígenos específi-
cos. Por isso, esses linfócitos atuam na imunidade inata. 
• Linfócitos B: produzem anticorpos, proteínas especí-
ficas conhecidas por imunoglobulinas, que se ligam 
ao agente estranho, o antígeno, por meio de proteí-
nas de superfície, para sua posterior destruição. 
• Linfócitos T inibidores: inibem a produção de an-
ticorpos pelos linfócitos B. Possivelmente, estão en-
volvidos na inibição de doenças autoimunes.
Ao interagirem com os antígenos, os linfócitos atuam 
de forma coordenada e específica por meio de duas res-
postas: a imunidade humoral e a imunidade celular. 
Imunidade humoral e imunidade 
celular
As células apresentadoras de antígeno ligam-se 
ao antígeno e o apresentam para linfócitos T auxilia-
res, os quais geram sinais que desencadeiam a imuni-
dade humoral, que ocorre fora das células.
Os linfócitos B podem ser estimulados tanto direta-
mente pelos mesmos antígenos quanto pelos linfócitos 
T auxiliares (CD41). Uma parte dos linfócitos B dife-
rencia-se em plasmócitos, que atuam neutralizando 
todos os tipos de antígenos por meio de imunoglobuli-
nas específicas. Esses antígenos, agora inativados, são 
fagocitados por macrófagos e neutrófilos.
 # Figura 5.9 – Parte dos linfócitos B se diferencia em 
plasmócitos, que produzem anticorpos. Os anticorpos 
atuam neutralizando antígenos. Os elementos não 
estão representados em proporção. Cores fantasia.
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glóbulo branco
replicação
células B de memória
plasmócitos
antígeno
anticorpos
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A imunização ativa artificial ocorre por meio da vaci-
nação. Vacinas são preparações de antígenos obtidos 
de patógenos mortos ou atenuados, incapazes de agir e 
gerar um processo desencadeador de uma doença. Os 
antígenos presentes na vacina estimulam no organismo 
uma resposta imune primária e desencadeiam memória 
imune. Em um segundo contato com os antígenos, as 
células de memória desencadearão uma resposta imu-
ne secundária, que é mais rápida e envolve a produção 
de maior quantidade de anticorpos.
Na imunização passiva artificial, por sua vez, anticor-
pos de um animal já imune são usados na produção de 
um soro. Um exemplo é o soro antiofídico, produzido 
a partir de ovelhas ou cavalos imunizados contra o ve-
neno de serpentes. Após a injeção do soro no corpo, 
os anticorpos neutralizam toxinas do veneno. 
Primeira dose
do antígeno
Níveis de
anticorpos
IgM
IgG
Ig totais
Segunda dose
do antígeno 
 # Figura 5.12 – Taxa de produção de anticorpos nas 
respostas primária e secundária do sistema imunológico. 
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 # Figura 5.11 – Esquema 
comparativo da 
imunidade humoral 
e celular, processos 
relacionados à resposta 
adaptativa do sistema 
imune humano. Os 
elementos não estão 
representados em 
proporção. Cores 
fantasia.
 1. Explique por que cílios e lágrimas podem ser con-
siderados elementos de defesado organismo.
 2. Qual é a composição do sistema linfático humano?
 3. Caracterize a defesa de barreiras e a defesa pro-
movida por células imunológicas.
 4. Como se dá a ação de células fagocitárias na de-
fesa do organismo?
 5. Qual é a diferença entre imunidade inata e imu-
nidade adquirida?
 6. Descreva a ação de anticorpos em nosso organismo.
 7. Descreva os processos envolvidos nas respostas 
humoral e celular da imunidade adaptativa.
 8. O que significa dizer que temos memória imune?
 9. Analise e comente as afirmações a seguir:
 a) Uma criança deve tomar vacinas para matar 
os micróbios e evitar que fique doente.
 b) Se você já está doente, não faz sentido tomar 
vacina. Deve receber soro ou medicamentos 
adequados. 
EXERCêCIOS
Elaborado com base 
em: URRY, Lisa A. et al. 
Campbell Biology. 
11th ed. Glenview: Pearson, 
2017. 
Na imunidade celular, as células T atuam contra
patógenos a partir da ligação e destruição de
células infectadas.
Na imunidade humoral, os anticorpos neutralizam
patógenos, tornando-os alvos para ação de
células fagocitárias.
Anticorpos
secretados
Célula T auxiliar
Célula T auxi-
liares de memória
Legenda
RESPOSTA IMUNE MEDIADA POR CÉLULASRESPOSTA IMUNE HUMORAL
Estimula
Dá origem a
1
Plasmócitos Células T cito-
tóxicas de memória
1
1
Células B
de memória
Fagocitado por
Antígeno (2a exposição)
Célula B Células T citotóxica
11
1 11
1
1
Antígeno (1a exposição)
Célula apresen-
tadora de antígeno
Células T cito-
tóxicas ativas
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MATERIAL
Material para anotação e dispositivos com 
acesso à internet para consultas.
O QUE FAZER
 1. Observe um modelo de resposta imu-
ne desencadeada pela infecção por 
SARS-CoV-2:
Neste modelo, pesquisadores indicam 
que a resposta imune do organismo ao 
SARS-CoV-2 envolve, principalmente, os se-
guintes eventos:
 A. Ao entrar no organismo, os vírus 
SARS-CoV-2 infectam células dos alvéo-
los pulmonares, pois estas têm o recep-
tor ACE2.
 B. Ação de neutrófi los e diferenciação de 
monócitos em macrófagos nos alvéolos 
pulmonares infectados.
 C. Produção de citocinas. 
 D. Linfócitos B e plasmócitos produzem an-
ticorpos específi cos para o SARS-CoV-2.
Paralelamente, outras pesquisas indicam que, em exames laboratoriais de indivíduos que desenvolveram o 
estado grave da doença, observaram-se os seguintes resultados:
 I. Alto nível de citocinas
 II. Aumento exacerbado de neutrófi los
 III. Diminuição dos linfócitos B
 a) Observe os principais eventos da resposta imune do organismo à infecção pelo SARS-CoV-2. Descreva o que 
ocorre no organismo após o evento D, no caso de um indivíduo que não desenvolveu o estado grave da 
doença.
 b) Utilize os resultados dos exames laboratoriais de indivíduos que desenvolveram o estado grave da doença 
para explicar como os eventos da resposta imune podem ser afetados. 
REFLEXÃO
 1. Tendo em vista o conjunto de dados analisado na questão anterior, pesquisadores formularam a seguinte 
hipótese: 
 “Um dos fatores associados ao estado grave da doença causada pelo SARS-CoV-2 é a ocorrência de res-
postas hiperinfl amatórias”.
 a) Usando seus conhecimentos em Imunologia, explique por que você considera essa hipótese plausível ou não. 
 b) Proponha uma forma de realizar experimentos ou exames capazes de testar essa hipótese. 
Analisando a resposta imune 
ao SARS-CoV-2
INVESTIGAÇÃO
# Figura 5.13 – Representação esquemática de resposta 
imune gerada pelo SARS-CoV-2. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia.
SARS-CoV-2
alvéolos
pneumonia
ACE2
linfócito B
plasmócitos
monócitos/
macrófagos
neutrófi los
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 Serviços básicos de atendimento à saúde
# Figura 5.15 – Uma UBS desenvolve ações de saúde 
diversas, realizadas por equipes de profi ssionais de 
diferentes áreas. Entre os serviços prestados por uma 
UBS, estão consultas médicas, injeções, curativos, 
vacinação, coleta para exames laboratoriais e 
encaminhamento para especialidades clínicas. Porém, 
a Atenção Primária não se restringe às unidades de 
saúde: o SUS desenvolve, também, um trabalho de 
monitoramento com foco comunitário. Na imagem, 
agente comunitário da cidade de Itaparica, BA, 2019.
No caso de atendimento presencial, o usuário será 
atendido em uma UBS. Pacientes com suspeita de 
COVID-19 são isolados; devem utilizar máscaras e len-
ços descartáveis em caso de tosse, espirro e secreção 
nasal; higienizar periodicamente as mãos com água e 
sabão ou álcool etílico hidratado 70º INPM; e não en-
trar em contato com outras pessoas. 
Na maior parte dos casos de contágio, são ob-
servados sintomas leves da COVID-19. Na atenção 
primária, o usuário será avaliado e poderá receber 
medicação para o controle de sintomas, além de 
manter-se em isolamento domiciliar. A evolução do 
quadro desse usuário será acompanhada por meio 
de ligações telefônicas durante os próximos 14 dias 
seguintes à data inicial dos sintomas.
Em casos graves, especialmente quando se trata de 
idoso ou pessoa com doenças preexistentes, o pacien-
te é encaminhado a centros de referência ou atenção 
especializada, que correspondem ao segundo nível de 
atenção à saúde. 
A atenção secundária abrange procedimentos de 
complexidade média em Unidades de Pronto Atendi-
mento (UPA), ambulatórios e unidades de atendimen-
to de urgência e emergência. Para confi rmação do 
diagnóstico, são realizados exames por meio de dois 
tipos de teste: o RT-PCR (sigla em inglês de reverse-
-transcriptase polymerase chain reaction) em tempo 
real, que investiga a presença do RNA viral na mucosa 
nasofaríngea, e o teste rápido sorológico, que verifi ca 
a resposta imune do corpo em relação ao vírus, por 
meio da medição de imunoglobulinas no sangue de 
pessoas que foram expostas ao SARS-CoV-2.
A saúde pública no Brasil é administrada pelo Siste-
ma Único de Saúde (SUS), o maior sistema de saúde 
pública do mundo e, possivelmente, o maior patrimô-
nio das políticas públicas já desenvolvidas no país.
Para compreender seu funcionamento e estrutura, 
utilizaremos como exemplo os protocolos e parâme-
tros da COVID-19. O atendimento no SUS é organiza-
do em três níveis de atenção: primário, secundário e 
terciário, em ordem crescente de complexidade. Ima-
gine uma pessoa que apresente sintomas como febre, 
tosse seca, falta de ar e dor de garganta. Caso ela vá 
procurar atendimento médico no SUS, será atendida 
em uma Unidade Básica de Saúde (UBS), a porta de 
entrada do SUS na atenção primária.
Febre Dor de
garganta
Tosse
(seca ou
secretiva)
Falta 
de ar
Outros possíveis
sintomas são:
Cansaço
Coriza
Dores de cabeça
e náuseas
Vômito e diarreia
Perda de olfato
e paladar
Dores musculares
Calafrios
Fonte dos dados: CORONAVÍRUS: tudo sobre a covid-19. 
Dasa, [s. l.], 1º jul. 2020. Disponível em: https://dasa.com.br/
coronavirus. Acesso em: 2 jul. 2020.
# Figura 5.14 – Sintomas mais comuns da COVID-19. Os 
elementos não estão representados em proporção. 
Cores fantasia.
A atenção primária corresponde a um conjunto de 
ações, em nível individual e coletivo, com o objetivo de 
promover a saúde, a prevenção, o diagnóstico, o trata-
mento e a reabilitação. Este é o primeiro nível de atenção 
do sistema de saúde brasileiro, em que são desenvolvi-
das ações de atenção integral da saúde da população. 
Em uma UBS, equipes de profi ssionais de diferentes 
áreas são responsáveis pelo desenvolvimento dessas 
ações. Serviços como consultas médicas, vacinação, co-
leta para exames laboratoriais e encaminhamentos para 
especialidades clínicas podem ser feitos nas unidades.
É importante lembrar, porém, que, em razão da pan-
demia de SARS-CoV-2, o Ministério da Saúde aprovou 
o teleatendimento. Neste caso, o paciente pode entrar 
em contato com o TeleSUS e ter seus sintomas avaliados 
por anamnese.De acordo com cada análise, o usuário 
do SUS pode ter o diagnóstico de COVID-19 afastado, 
ser orientado a permanecer em casa ou aconselhado a 
buscar um serviço de saúde para atendimento presencial.
anamnese: atividade realizada por profi ssionais de saúde 
cujo objetivo é fazer o diagnóstico inicial de uma doença 
por meio de perguntas direcionadas.
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em que pacientes em estado grave são tratados. Nessas 
unidades, além da atuação de profissionais de diferentes 
áreas, há o monitoramento constante dos sinais vitais do 
paciente por meio de equipamentos sofisticados. 
No CTI são alocados os pacientes que precisam de 
acompanhamento intensivo mas não apresentam pato-
logias específicas. Na UTI, são alocados os pacientes em 
situação mais grave, com necessidade de acompanha-
mento específico; alguns exemplos são a UTI neonatal 
e a UTI cardiológica. Casos graves de pacientes em tra-
tamento de COVID-19 também são alocados em UTIs. 
neonatal: relativo a recém-nascido.
Ventilação mecânica 
O ventilador mecânico é um equipamento hospitalar 
que força a entrada e a saída do ar dos pulmões. Seu 
objetivo é garantir as trocas gasosas do paciente inca-
paz de manter a ventilação de forma natural, devido a 
doenças respiratórias, acidentes e anestesias.
 # Figura 5.17 
– Fotografia 
de quarto 
de UTI de 
hospital 
público em 
Porto Alegre, 
RS, 2020.
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 # Figura 5.18 – 
A ventilação 
artificial 
ocorre por 
meio da 
aplicação 
de pressão 
positiva nas 
vias aéreas.
Durante a pandemia da COVID-19, muitas farmácias 
e hospitais particulares ofereceram testes rápidos que 
mediam a quantidade de antígenos virais ou imuno-
globulinas do sangue por meio de cromatografia. Essas 
técnicas, embora rápidas, apresentavam baixa sensibili-
dade e especificidade aos antígenos ou anticorpos, re-
sultando em taxas de erro em cerca de 75%, segundo o 
Ministério da Saúde.
Nos casos mais graves de COVID-19, o efeito mais 
conhecido até o momento é a resposta inflamatória 
fora do normal no organismo de alguns pacientes, que 
afeta outros órgãos, como rins e fígado. Isso se deve, 
ao menos em parte, ao fato de que, em respostas hipe-
rinflamatórias, moléculas de citocina são liberadas em 
altas concentrações na corrente sanguínea. Além disso, 
o estado grave da doença pode afetar mais de 50% dos 
pulmões, o que leva à insuficiência respiratória grave. 
Desde 2020, pesquisas sobre a doença vêm sendo de-
senvolvidas continuamente, e novas informações sobre 
o estado grave da COVID-19 têm sido publicadas. 
Em casos graves da doença, o atendimento envolve o 
uso de uma unidade de terapia intensiva (UTI), onde os 
pacientes são submetidos a ventilação mecânica. Essa 
assistência, que está no âmbito da atenção terciária do 
sistema de saúde, envolve grandes hospitais, equipamen-
tos, terapias e procedimentos de elevada especialização. 
Unidades de Terapia Intensiva
Tanto Unidades de Terapia Intensiva (UTIs) quanto Cen-
tros de Terapia Intensiva (CTIs) são unidades hospitalares 
 # Figura 5.16 
– Unidade 
de Pronto 
Atendimento 
em Londrina, PR, 
2020.
Com a pandemia do COVID-19, algumas informações sobre previsão e incerteza científica se tornaram mais 
comuns na sociedade. Como debatemos no capítulo anterior, áreas como a Epidemiologia são importantes 
para prever quadros de evolução de epidemias e pandemias. 
Qual será o número de casos fatais? Quando ocorrerá o pico de infectados? Quando a pandemia chegará 
ao fim? Essas foram questões recorrentes durante a pandemia da COVID-19, e modelos matemáticos foram 
desenvolvidos para respondê-las. 
Debatendo as previsões epidemiológicas
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MATERIAL
Dados epidemiológicos e dados sobre o sistema pú-
blico de saúde.
O QUE FAZER
 1. Forme dupla com um colega para analisar o mo-
delo matemático proposto a seguir:
 Este é um modelo matemático de infecção por 
SARS-CoV-2 para uma população de 1 milhão de 
habitantes em dois cenários, com os seguintes 
parâmetros:
 a) Período médio de transmissão: 14 dias (valores 
consistentes com a média de SARS-CoV-2) 
 b) Taxas de contágio e de mortalidade:
 • Cenário 1 (em vermelho, no gráfico a seguir): 
considerando uma taxa de contágio de 0,7 e 
mortalidade de 3%.
 • Cenário 2 (em azul, no gráfico a seguir): con-
siderando uma taxa de contágio de 0,8 e mor-
talidade de 2%.
 Nos dois casos simulados (curvas em azul e cur-
vas em vermelho), supõe-se haver 10 infectados 
ativos na data zero. 
Evolução das populações
em dois cenários hipotéticos
0
0
20
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
3 105
40 60 80 100 120 140 160
Cenário 1
Cenário 2
dias
ZINGANO, Paulo R. Observações sobre 
previsões da evolução da Covid-19 por 
modelos matemáticos. Disponível em: www.
ufrgs.br/ime/wp-content/uploads/2020/04/
Evolu%C3%A7%C3%A3o_da_Covid1-1.pdf. 
Acesso em: 2 jul. 2020.
 # Figura 5.19 – Gráfico hipotético da evolução 
do contágio de pessoas pelo SARS-CoV-2.
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 No cenário 1, a curva vermelha cheia indica que o 
pico de infecções ocorre 67 dias após a data zero. 
Nesse dia, o número de infectados é de 275 mil 
indivíduos. A curva vermelha tracejada indica o nú-
mero de óbitos ao final de 120 dias: 266 mil. 
 Essa previsão é alterada de modo significativo no 
cenário 2. A curva azul cheia indica que o pico 
de infectados ocorre 60 dias após a data zero. 
Nesse dia, o número de infectados é de 320 mil 
indivíduos. A curva azul tracejada indica 196 mil 
óbitos ao final de 120 dias, isto é, 70 mil óbitos a 
menos que o cenário 1. 
 Os modelos epidemiológicos precisam ser ana-
lisados com bastante cuidado. Como vimos, pe-
quenas variações nos parâmetros podem causar 
alterações expressivas nas previsões. Observe, no-
vamente, os cenários 1 e 2 do modelo apresenta-
do. Para que o modelo seja aplicável à realidade, 
é fundamental que os valores dos parâmetros uti-
lizados sejam os mais confiáveis possíveis. 
 Para isso, é extremamente relevante realizar le-
vantamentos corretos sobre o número de mor-
tes e a testagem em um cenário de pandemia. 
Quando esses valores são levantados e divulga-
dos de forma idônea, os modelos matemáticos 
gerados são confiáveis. 
 2. A incerteza envolvendo modelos epidemiológicos 
significa que suas previsões são pouco confiáveis? 
Converse com um colega e responda. 
 3. Nos resultados do gráfico hipotético ao lado, a 
cidade analisada é brasileira e tem cerca de 1 mi-
lhão de habitantes. Outros dados sobre a cidade 
importantes para a análise são:
• Quantidade de leitos de UTI destinados para a 
COVID-19: 650
• Quantidade de aparelhos para ventilação me-
cânica: 2 500
 a) Sabe-se que, no Brasil, em média, 12% dos infec-
tados por COVID-19 evoluíram para a forma grave 
da doença. No ápice da curva vermelha, teríamos 
275 mil indivíduos infectados. Quantos indivíduos 
poderiam evoluir para a forma grave da doença? 
 b) O sistema de saúde público seria capaz de aten-
der todos os indivíduos que necessitassem de 
tratamento intensivo?
 4. Retome a discussão que fizemos no capítulo ante-
rior sobre os parâmetros DOTS. 
 a) Como é possível diminuir o valor do parâmetro S 
(suscetibilidade)?
 b) Supondo a ausência de uma vacina, como seria 
possível diminuir o valor de reprodução do vírus?
 5. Durante a pandemia de SARS-CoV-2, muito se falou 
sobre a importância de achatar a curva de infecções, 
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 a) A intervenção mencionada no gráfico indica o 
conjunto de estratégias utilizadas para diminuir 
a taxa de infecção pelo vírus na população. 
Tendo em vista as conclusões que você cons-truiu nas questões 2 e 3, como você explicaria 
a importância do achatamento da curva de in-
fecções?
 b) Com base nas informações discutidas no tópico 
5.2 – Serviços básicos de atendimento à saúde, 
elabore um parágrafo sobre a importância dos 
serviços públicos de saúde para a sociedade.
REFLEXÃO
 1. Faça um levantamento de dados sobre os ser-
viços de saúde da região ou do bairro em que 
mora. Este levantamento pode ser feito pela in-
ternet, no site oficial da prefeitura do município, 
ou de forma presencial, por exemplo, por meio 
de entrevistas com agentes de saúde que atuam 
no bairro. 
 a) Quais são os serviços que você identificou?
 b) Esses serviços são voltados para a assistência de 
atenção primária, secundária ou terciária?
 c) Você já utilizou esses serviços? Em que situação?
 d) Por meio desse levantamento, você consegue 
indicar possíveis melhorias a serem desenvol-
vidas nas condições de saúde da população 
local?
prolongando a epidemia e diminuindo a quantida-
de de infectados. Observe o gráfico a seguir:
Início da intervençãoNúmero
de casos
Dias desde o primeiro caso
Pandemia: sem intervenção
Pandemia: comintervenção
Capacidade do 
sistema de saúde
Achatamento da curva de infecções
por SARS-CoV-2
CARTHAUS, Anna. Os números sobre a pandemia de 
coronavírus. Deutsche Welle, [s. l.], 20 mar. 2020. 
Disponível em: www.dw.com/pt-br/ 
os-n%C3%BAmeros-sobre-a-pandemia-de-coronav% 
C3%ADrus/a-52848559. Acesso em: 2 jul. 2020.
 # Figura 5.20 – Curva de número de casos de SARS-CoV-2.
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Revolução na Ciência
A 6 de julho de 1885, chegava ao laboratório de Louis Pasteur um 
menino alsaciano de 9 anos, Joseph Meister, que havia sido mordido 
por um cão raivoso. Pasteur, que vinha desenvolvendo pesquisas na 
atenuação do vírus da raiva, injetou na criança material provenien-
te de medula de um coelho infectado. Ao todo, foram 13 inocula-
ções, cada uma com material mais virulento. Meister não chegou a 
contrair a doença. 
A 26 de outubro, o cientista francês comunicava à Academia de 
Ciências a descoberta do imunizante contra a raiva, que chamou 
de vacina [...]. 
As vacinas de Pasteur foram as primeiras obtidas seguindo uma 
metodologia científica. Fundador da moderna microbiologia e da 
medicina experimental, Pasteur revolucionou a ciência ao desen-
volver um imunizante produzido à vontade por um método que 
podia ser generalizado.
BRASIL. Ministério da Saúde. A história das vacinas: uma técnica 
milenar. Disponível em: www.ccms.saude.gov.br/revolta/pdf/M7.pdf. 
Acesso em: 2 jul. 2020.
UM POUCO DE HISTÓRIAUM POUCO DE HISTÓRIA
 # Figura 5.21 – Louis Pasteur 
(1822-1895), desenvolvedor da 
vacina contra a raiva.
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98 Cap’tulo 5
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Nos últimos anos, houve diversos avanços em re-
lação à cobertura vacinal, que levaram à erradicação 
do sarampo e da poliomielite. No entanto, mesmo 
assim os dados têm preocupado. O Brasil voltou a 
apresentar casos de sarampo em 2019 e perdeu o 
selo de erradicação da doença. O estado de São Pau-
lo registrou o maior número de casos: 88,4%. Obser-
ve os dados desse estado no gráfico ao lado.
Neste projeto, você e seu grupo vão trabalhar com 
textos de diferentes mídias a fim de analisar dados 
e formular explicações para o retorno do sarampo. 
MATERIAL
Acesso à internet e material para anotação.
O QUE FAZER
 1. Em grupos, acessem o site do Ministério da Saú-
de e pesquisem as seguintes informações:
 a) O que é o sarampo?
 b) Quais são os seus sintomas?
 c) Como se prevenir contra o sarampo?
 d) Quais são as vacinas contra o sarampo e quem 
deve se vacinar?
 e) Onde uma pessoa pode se vacinar?
 f) Qual é o agente causador do sarampo?
 g) Existe tratamento para essa doença?
 2. Tendo em vista que a vacina contra o sarampo é 
amplamente distribuída no sistema público de 
saúde brasileiro, elaborem uma possível expli-
cação para a ocorrência de surtos de sarampo. 
 3. Neste ponto da investigação, cada grupo deve-
rá escolher um dos textos a seguir, relacionados 
à ação e efetividade das vacinas, e analisá-lo. 
Acesso em: 25 jul. 2020.
 Texto 1: Os Amish não têm Autismo, e eles não 
são vacinados!
 https://pt.prepareforchange.net/2016/04/18/ 
os-amish-nao-tem-autismo-e-eles-nao-sao- 
vacinados/
Analisando o retorno do sarampo no Brasil
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Número de casos de sarampo no estado 
de São Paulo entre 2001 e 2019
SVS-MS e DDTR/CVE/CCD/SES-SP, 2019.
 # Figura 5.22 – Número de casos de sarampo no estado 
de São Paulo, de 2001 a 2019.
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BRASIL. Ministério da Saúde. Sarampo: sintomas, 
prevenção, causas, complicações e tratamento. 
Disponível em: http://www.saude.gov.br/saude-de-a-z/
sarampo##targetText5Tr%C3%ADplice%20viral%20%2%20
D%20Protege%20do%20v%C3%ADrus,rub%C3%A9ola%20
e%20varicela%20(catapora). Acesso em: 2 jul. 2020.
Ao atacar o 
organismo, o vírus 
compromete a memória 
imunológica, deixando-o 
comprometido para reagir a 
outras infecções graves. 
É como se o vírus do sarampo 
fosse a chave para liberar 
a entrada para novas 
doenças.
O único jeito de 
prevenir o sarampo 
é se vacinando. Tome 
todas as doses previstas 
no Calendário 
Nacional de 
Vacinação!
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 # Figura 5.23 – Material de 
campanha do Movimento 
Vacina Brasil, do Ministério da 
Saúde, 2019.
99Imuniza•‹o e medicamentos
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pela turma e anote-as no caderno. É possível 
que uma mesma hipótese seja corroborada pelas 
ideias de mais de um texto e que haja hipóteses 
não corroboradas por nenhum deles.
Explicação Textos
Prefiro não vacinar meu filho, pois 
vacinas não funcionam.
Como vacinas podem causar autismo, 
prefiro não correr o risco vacinando 
meu filho. 
As vacinas são perigosas. Minha avó se 
vacinou contra a gripe e ficou doente 
mesmo assim.
As vacinas não são necessárias. Houve 
surto de febre amarela recentemente, 
não me vacinei e também não adoeci.
A alimentação saudável e os cuidados 
que ofereço ao meu filho são suficien-
tes para ele não pegar sarampo.
 # Quadro 5.1 – Possíveis afirmativas que explicam a 
ocorrência de surtos de sarampo. 
 3. Selecione duas explicações do quadro anterior e faça 
uma análise crítica de sua fundamentação científica.
 4. Algumas pessoas justificam a opção pela não va-
cinação com base no direito individual de escolha. 
Assim, ao abrir mão da imunização, assumiriam 
os possíveis riscos individuais. Entretanto, pro-
fissionais da saúde alertam que isso pode gerar 
riscos em nível coletivo e não apenas individual. 
Sobre esse tema, assista a este vídeo do Ministério 
da Saúde: Vacinar é proteger: a importância da 
vacinação e os perigos da não imunização. Dispo-
nível em: https://portal.fiocruz.br/video/vacinar-e- 
proteger-importancia-da-vacinacao-e-os-perigos- 
da-nao-imunizacao. Acesso em: 25 jul. 2020.
 Em seguida, responda:
 a) O que é a imunização de rebanho?
 b) Por que a não vacinação pode trazer riscos à so-
ciedade?
 5. Em grupo, elaborem um meme para divulgar o que 
aprenderam neste projeto. Escolham um conheci-
mento relevante a ser divulgado na comunidade 
escolar e nos bairros em que vivem. Não se esque-
çam de que o meme deve ser uma mensagem cur-
ta e humorística associada a uma imagem.
 Conversem com o professor para combinar pos-
síveis canais em que os memes da turma poderão 
ser postados. 
 Lembrem-se de que este tipo de conteúdo deve 
buscar o humor, mas, ao mesmo tempo, prezar 
pelo rigor científico das informações. 
Elaborado com base em proposta didática de 
Cid Oliveira de Queiroz, Enrico Giovanelli TacconiGimenez e Iago José da Silva Domingos.
 Texto 2: Depoimento bombástico do médico 
diante do Congresso revela como as vacinas 
MMR aumentam mortes por sarampo
 https:/ /www.colet iv idade-evolut iva.com.
br/2019/02/Depoimento-bombastico-do-medico- 
diante-do-congresso-revela-as-vacinas-MMR- 
aumenta-mortes-por-sarampo.html
 Texto 3: Alumínio presente em vacinas causa 
autismo?
 https://drauziovarella.uol.com.br/checagens/ 
aluminio-presente-em-vacinas-causa-autismo- 
checagem/ 
 Texto 4: Por que antivacinas optam por não imu-
nizar seus filhos?
 https://drauziovarella.uol.com.br/saude-publica/
por-que-antivacinas-optam-por-nao-imunizar 
-seus-filhos/
 Texto 5: A história que deu origem ao mito da 
ligação entre vacinas e autismo
 https://www.bbc.com/portuguese/geral-40663622
 Texto 6: Eventos Adversos Pós-Vacinação (EAPV)
 https://www.cevs.rs.gov.br/eapv#:~:text5Eventos 
%20Adversos%20P%C3%B3s%2DVacina% 
C3%A7%C3%A3o%20(EAPV,(imunoglobulinas 
%20e%20soros%20heter%C3%B3logos)
 4. Para fazer a análise do texto escolhido pelo grupo, 
vocês deverão responder às seguintes questões:
 a) Os argumentos apresentados no texto são con-
sistentes? Justifiquem a resposta. 
 b) Façam uma análise do site como um todo: vi-
sitem outros artigos e busquem informações 
sobre a formação dos autores. Eles pertencem 
a algum grupo social específico? Vocês conside-
ram o site uma fonte confiável de informações? 
Justifiquem a resposta. 
 c) Se o artigo menciona algum estudo, façam uma 
busca na internet para localizar esse estudo. O 
estudo, de fato, existe? E, se existe, contém os 
resultados mencionados no artigo?
 5. Todos os grupos deverão apresentar a análise fei-
ta para o restante da turma. 
REFLEXÃO
 1. Tendo em vista as informações analisadas e apre-
sentadas pela turma, retome a hipótese elabora-
da na questão 2 do O que fazer. Você mantém 
a mesma hipótese ou será necessário revê-la? Es-
creva a melhor hipótese para explicar a questão. 
 2. Há uma série de hipóteses para a ocorrência de 
surtos de sarampo na atualidade. A seguir, você 
conhecerá as afirmativas mais comuns. Busque re-
lacionar cada uma delas com os textos analisados 
100 Cap’tulo 5
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 Desenvolvimento de um medicamento
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
Programas de vacinação, bem como outros serviços básicos, como saneamento e aten-
ção primária à saúde, têm gerado importantes melhorias na qualidade de vida da socie-
dade. Uma campanha de vacinação em nível mundial no final da década de 1970, por 
exemplo, levou à erradicação da varíola, uma doença infecciosa viral.
A imunização ativa de bebês e crianças por meio da vacinação reduziu de modo expressi-
vo a ocorrência de doenças como o sarampo, a poliomielite e a coqueluche. Os efeitos co-
laterais gerados pela vacinação são raros: no caso da vacina contra o sarampo, por exem-
plo, a ocorrência é de menos de um caso grave para cada milhão de crianças. As doenças, 
em contrapartida, mataram centenas de milhares de pessoas, especialmente, crianças. 
O saneamento básico também tem grande impacto na qualidade de vida das pessoas e 
na diminuição de doenças. O saneamento básico consiste no conjunto de serviços e insta-
lações capazes de prover acesso e abastecimento de água potável, captação e tratamento 
de efluentes, limpeza urbana e manejo de águas pluviais. A Lei Federal n. 11 445/2007 tem 
como diretriz atender, até o ano de 2033, 90% do território brasileiro com o tratamento 
do esgoto e 100% com abastecimento de água potável. 
Apesar da lei, dados de 2019 indicam que cerca de 43% dos brasileiros não têm acesso 
a esgoto tratado. As regiões Norte e Nordeste apresentam um quadro ainda mais preocu-
pante. Os dados de acesso à água potável apontam que cerca de 35 milhões de pessoas 
não dispõem desse serviço, o que favorece a incidência e/ou o agravamento de diversas 
doenças, como dengue, verminoses, leptospirose, disenteria bacteriana, esquistossomose 
e febre tifoide. 
1. Tendo em vista o contexto da região em que você vive, proponha duas 
possíveis ações individuais e/ou coletivas visando à saúde coletiva da 
comunidade. 
2. Faça uma pesquisa e exponha para a turma que outras consequências 
podem ser geradas pela falta de saneamento básico, além de favore-
cer a disseminação de doenças. 
3. Com base nos debates feitos ao longo deste capítulo, escreva um pará-
grafo explicando os efeitos de ações, como os serviços oferecidos pelo 
SUS, a cobertura vacinal e o saneamento básico, nas condições de saúde 
da população. 
 # Figura 5.24 – Capa de 
A Saœde do Mundo, 
revista publicada pela 
OMS, edição de maio 
de 1980, que destaca a 
vitória mundial contra 
a varíola.
 # Figura 5.25 – A falta de saneamento básico 
favorece a disseminação de diversas doenças. 
Na imagem, Vila Velha, ES, 2019.
Se você criar ou descobrir uma molécula, como vai saber 
se ela é nova ou se alguém já a havia descoberto e estu-
dado? Quantos novos compostos você imagina que são 
descobertos a cada dia no mundo todo?
Para resolver esse problema, cientistas trabalham com 
bancos de dados de substâncias. O maior deles é o 
Chemical Abstracts. Por meio de buscas em publicações 
de todo o mundo, cada novo composto recebe um nú-
mero e tem sua fórmula e propriedades básicas registra-
das. Em dezembro de 2019, 150 milhões de compostos 
já haviam sido catalogados no banco de dados. É impres-
sionante como a velocidade no registro de novas subs-
tâncias aumentou nos últimos anos. Entre 2015 e 2019, 
por exemplo, foram catalogadas cerca de 50 milhões de 
substâncias, o que equivale a mais de 34 mil compostos 
por dia, ou um novo composto a cada 2,5 segundos. 
Se você um dia precisar de uma cadeira e não qui-
ser adquiri-la em uma loja de móveis, poderá criar um 
desenho e levá-lo até um marceneiro, que fará a sua 
cadeira. Você pode até mesmo criar um modelo total-
mente novo e único de cadeira, e o marceneiro pro-
vavelmente não terá dificuldade em atender ao seu 
pedido. Mas e se você precisar de um medicamento? 
E se o medicamento for para uma doença até então 
desconhecida? 
Diferentemente do projeto de uma cadeira, no caso do 
medicamento, não é tão simples assim fazer um “dese-
nho” da molécula necessária, até porque você não sabe 
de qual molécula precisa. Uma saída, então, é testar mo-
léculas já conhecidas para verificar sua eficácia contra 
determinada enfermidade. Mas isso também apresen-
ta dificuldades. Quantas moléculas nós conhecemos? 
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101Imuniza•‹o e medicamentos
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Mas o número de substâncias conhecidas é muito pequeno se comparado com o número de possibilidades. 
Estima-se que existam cerca de 1060 possibilidades de moléculas com características típicas de medicamentos. 
A título de comparação, estima-se que existam 1024 estrelas no Universo conhecido. 
ARTICULAÇÃO DE IDEIAS
Pudemos ver que existe um número muito grande de possibilidades de combinações de átomos para formar molé-
culas. Quando trocamos uma pequena parte da molécula, substituindo, por exemplo, um átomo de hidrogênio por um 
átomo de cloro, damos origem a uma nova substância, com propriedades físico-químicas diferentes das propriedades 
da substância original. Mas, mesmo quando temos os mesmos átomos, podemos ter muitas combinações diferentes. 
Nesta atividade vamos calcular quantas possibilidades de arranjos teremos utilizando somente átomos de carbono e de 
hidrogênio. Compostos formados apenas por esses elementos são chamados de hidrocarbonetos. Antes de iniciar, é 
preciso lembrar algumas propriedades desses átomos:
• Os átomos de carbono sempre fazem quatro ligações. Para essa articulação, vamos considerar apenas compostos com 
ligações simples. 
• Os átomos de hidrogênio só fazem uma ligação.
1. Copie o quadro abaixo no caderno e complete-o com as possibilidades de compostos. Desenhando as fórmulas 
estruturais dos compostos, você poderá visualizar de quantas maneirasdiferentes é possível arranjar os átomos. 
Os compostos com um e dois átomos de carbono já foram preenchidos como exemplo.
Número de 
átomos de C
Fórmula estrutural
Fórmula 
molecular
Número de 
possibilidades
1
H
H
HH CH4 1
2
H
H
H
H
HH C2H6 1
3
4
5
6
 # Quadro 5.2 – Número de possibilidades de moléculas em relação ao número de átomos de carbono. 
Você deve ter encontrado cinco maneiras diferentes de organizar os átomos do hexano, o hidrocarboneto com seis 
átomos de carbono. A fórmula molecular de todos os hidrocarbonetos é a mesma, C6H14, mas cada arranjo corresponde 
a uma substância diferente, com propriedades físicas e químicas únicas. Quando compostos têm a mesma fórmula mo-
lecular mas apresentam estruturas diferentes, eles são chamados de isômeros.
Se você continuasse esse exercício para moléculas com 7, 8 ou 9 átomos de carbono, iria encontrar 9, 18 e 28 isô-
meros, respectivamente. Podemos perceber que o número de possibilidades aumenta rapidamente com o aumento no 
número de átomos de carbono. 
Agora, se analisarmos as possibilidades de combinação envolvendo não só o carbono e o hidrogênio, mas ainda o oxigênio e o 
nitrogênio – que também estão entre os elementos mais comuns nas moléculas biológicas –, e se considerarmos outros tipos de 
ligações, como ligações duplas e triplas, o número de possibilidades aumentará ainda mais, chegando a milhões de combinações. 
A química dos produtos naturais
A dificuldade em selecionar uma molécula para ser utilizada como fármaco leva cientistas a recorrer às molécu-
las que já existem na natureza. Muitas plantas são utilizadas como medicamento na forma de infusões, tinturas, 
óleos, ceras, extratos, comprimidos e cápsulas. A maioria dos medicamentos usados hoje origina-se de produtos 
naturais e seus derivados. Os medicamentos fitoterápicos são aqueles produzidos exclusivamente de plantas.
Para selecionar uma planta com potencial medicinal, os pesquisadores investigam plantas medicinais tradicio-
nais, que foram sendo cultivadas e selecionadas ao longo de centenas de anos e cujo uso é, frequentemente, 
parte do conhecimento popular. Os princípios ativos, ou seja, as moléculas que têm o efeito biológico dese-
jado pela Medicina, são retirados diretamente das plantas. Muitas vezes, eles servem de ponto de partida para 
102 Cap’tulo 5
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a criação de novos medicamentos, desenvolvidos por meio de modificações na estrutura da molécula, sendo, 
portanto, necessário ter grande conhecimento da composição da planta.
Folhas, caules, raízes, frutos e flores têm composições variadas e, em muitos casos, centenas de compostos. 
Os cientistas recolhem uma amostra da parte da planta que desejam estudar e fazem um extrato da planta com 
o uso de diferentes solventes. Por exemplo, utilizando-se um solvente mais polar, é possível dissolver uma fra-
ção dos compostos da planta que interagem bem com esse tipo de solvente. Com um solvente pouco polar ou 
apolar, uma outra fração dos compostos presentes na amostra é obtida. Mas essas frações ainda são misturas 
complexas de muitas substâncias. Na atividade a seguir, vamos investigar um dos métodos utilizados para sepa-
rar essas substâncias.
MATERIAL
Filtro de café de papel, álcool etílico 92,8º INPM ou 
96º GL, um copo transparente alto, lápis, prendedor 
de roupas ou fita adesiva, caneta de tinta permanen-
te, folhas verdes que já caíram das plantas, tesoura, 
conta-gotas, colher ou bastão de vidro.
O QUE FAZER
 1. Corte as folhas da planta em pedaços pequenos 
e coloque-os no copo. Ponha cerca de uma co-
lher de chá de álcool sobre as folhas e aguarde 
alguns minutos. Amasse as folhas com um bas-
tão de vidro ou uma colher. 
 2. Corte o filtro de café em uma tira de cerca de 2 cm 
de largura. Faça com o lápis um risco bem leve a 
1,5 cm de distância da ponta da tira. 
 3. Coloque uma gota do macerado sobre a linha 
feita no papel de filtro. Aguarde alguns segun-
dos para o álcool evaporar. Repita esse procedi-
mento mais três vezes, para concentrar a amos-
tra no mesmo ponto.
 4. Enrole a ponta da tira do papel de filtro que não 
recebeu o extrato em torno do lápis, de modo 
que, ao se apoiar o lápis sobre o copo, a tira fi-
que quase próxima ao fundo, mas sem encostar. 
Prenda o papel em torno do lápis com o prende-
dor de roupas ou um pedaço de fita adesiva e o 
apoie sobre o copo.
 5. Faça um risco no copo com caneta de tinta per-
manente, marcando uma linha a cerca de 0,5 cm 
do fim da tira de papel. É importante que essa 
marca fique abaixo das gotas de macerado. Reti-
re o papel do copo. Coloque um pouco de álcool 
no copo, de modo que o seu nível fique na marca 
feita anteriormente. 
 # Figura 5.26 – Fotografias do experimento.
 6. Posicione novamente o papel dentro do copo, 
apoiado pelo lápis. Certifique-se de que a ex-
tremidade inferior do papel está mergulhada 
no álcool e observe o que ocorre nos próximos 
minutos.
REFLEXÃO
 1. Qual é a substância responsável pela cor verde 
das folhas?
 2. Descreva o que ocorreu no experimento. Consi-
derando o resultado do experimento, foi possível 
constatar a existência de mais de uma substância 
no macerado?
 3. Levando em conta a existência de interações 
moleculares entre as substâncias da mistura e o 
papel entre as mesmas substâncias e o álcool etí-
lico, explique como é possível separar a mistura à 
medida que o álcool sobe pelo papel.
Cromatografia em papel: separando os 
pigmentos das folhas verdes
INVESTIGAÇÃO
REALIZE A PRÁTICA APENAS COM
A SUPERVISÃO DO PROFESSOR
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103Imuniza•‹o e medicamentos
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UM POUCO DE HISTÓRIAUM POUCO DE HISTÓRIA
de uma mistura. O solvente, ao passar pela amostra do 
macerado no papel, realiza interações com as substân-
cias presentes nela. Se o composto presente na amostra 
for solúvel no solvente, ou seja, se ele formar interações 
fortes com o solvente, ele vai sendo arrastado pela fita 
de papel à medida que o solvente sobe no papel. Cada 
componente da mistura realiza diferentes interações 
com as fibras do papel e com o solvente, subindo pelo 
papel em velocidades diferentes e, aos poucos, se sepa-
rando. Podemos identificar no experimento a clorofila, 
de cor verde, e as xantofilas, de cor amarela. Outros 
pigmentos encontrados nas folhas verdes são os caro-
tenos, de cor laranja. 
Os químicos usam a cromatografia de diversas ma-
neiras, para separar e identificar os componentes das 
misturas. Uma dessas técnicas é a cromatografia em 
coluna, em que uma coluna de vidro preenchida com 
um sólido em pó é usada para separar determinado 
tipo de amostra. Diversos solventes, de diferentes po-
laridades, podem ser utilizados na coluna; à medida 
que o líquido atravessa a coluna, ele é recolhido em 
diferentes frascos, o que permite o isolamento dos 
compostos para a sua identificação.
Cromatografia
O extrato das folhas verdes contém diversas subs-
tâncias coloridas, em especial a clorofila. A clorofila 
é um pigmento verde que participa do processo de 
fotossíntese nos vegetais. Ao aplicar a amostra no pa-
pel, seus componentes estabelecem interações com a 
celulose das fibras do papel. 
Quando a ponta da tira de papel é mergulhada no 
solvente, nota-se que o líquido começa a subir pelo 
papel. Isso acontece devido a um fenômeno chamado 
capilaridade, explicado a seguir.
Observe a foto abaixo, que mostra água colorida em 
tubos de diferentes diâmetros, todos comunicantes. 
Quando colocamos água no tubo mais grosso, perce-
bemos que ela vai para todos os tubos. Quanto mais 
fino o tubo, mais a água sobe; de modo que o nível em 
um tubo mais fino sempre ficará acima do nível no tubo 
anterior, mais grosso. As interações do líquido com as 
paredes do tubo são responsáveis por esse desnível. No 
experimento com o extrato de folhas, são as fibras do 
papel que agem como tubos capilares, e o líquido, ao 
interagir com as fibras, vai subindo pelo papel. 
 # Figura5.27 – Fotografia de experimento envolvendo 
tubos capilares comunicantes de vidro.
A cromatografia consiste em uma série de métodos 
físico-químicos cujo objetivo é separar os componentes 
 # Figura 5.28 – Cromatografia em coluna. Os elementos 
não estão representados em proporção. Cores fantasia.
A biodiversidade brasileira e os produtos naturais
O Brasil é um país de grande diversidade biológica, o que, por si só, já é algo muito importante para 
a regulação do clima e para a saúde dos ecossistemas. Além disso, nesta biodiversidade também está 
presente uma enorme diversidade química, o que é importante para a produção de medicamentos, 
cosméticos e defensivos agrícolas, por exemplo. 
O uso de produtos naturais na Medicina tem uma história muito antiga. A morfina é considerada 
o primeiro princípio ativo extraído de uma planta, o que se deu em 1804. Centenas de toneladas de 
morfina são extraídas anualmente da papoula Papaver somniferum. Devido à complexidade da molécula 
de morfina, embora a síntese em laboratório seja conhecida, ela não é viável comercialmente se com-
parada à extração da planta. Outros exemplos mostram como o estudo das moléculas presentes nas 
plantas podem inspirar a produção de medicamentos. Desde a Antiguidade, já se conheciam os efeitos 
contra dor, febre e inflamação de extratos preparados com plantas, como o da casca do salgueiro, que 
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contém salicina ou moléculas similares. Ao se ingerir salicina, ocorre a formação do ácido salicílico, 
que é a parte da molécula da salicina que provoca os efeitos medicinais. O ácido acetilsalicílico, usado 
no comprimido conhecido como aspirina, é um derivado do ácido salicílico que apresenta os mesmos 
efeitos medicinais que este e causa menos irritação no estômago. 
 Salicina H3 Ácido salicílico Ácido acetilsalicílico OH
É interessante pensar que, embora a aspirina tenha sido usada extensivamente por tanto tempo, até os 
anos 1970 não se compreendia como ela atuava no organismo. A ideia (não testada até então) de que ela agia 
no sistema nervoso central, juntamente com o fato de que ela funcionava, era sufi ciente para que médicos a 
indicassem e doentes a consumissem às toneladas. 
Outro exemplo de estudo de compostos naturais que resultaram em um medicamento é o do cap-
topril, primeira droga desenvolvida para a hipertensão. 
Uma investigação sobre os efeitos do veneno da jararaca na musculatu-
ra do intestino de cobaias levou à descoberta da bradicinina. Esses estudos 
foram realizados pelo grupo de pesquisa de Maurício Oscar da Rocha e 
Silva, no Instituto Biológico de São Paulo (SP), em 1948. A bradicinina é um 
peptídeo (pequena sequência de aminoácidos) presente naturalmente nos 
tecidos e que possui um forte efeito vasodilatador. O farmacologista bra-
sileiro Sérgio Henrique Ferreira descobriu no veneno da jararaca um fator 
que potencializava o efeito da bradicinina, mantendo sua concentração 
alta. Essas pesquisas levaram ao desenvolvimento e à comercialização do 
captopril por um laboratório farmacêutico em 1975. 
MATEUS, A. L. Química em questão, 1. ed. São Paulo: Claro Enigma, 2012.
Há no Brasil cerca de 300 mil plantas traqueófi tas, embora apenas 10% dessas plantas tenham sido estudadas até 
agora. Com o desmatamento da maior parte do território nacional, parte dessa biodiversidade já foi perdida. Isso mostra 
a importância da pesquisa na área. 
Pesquisadores em universidades e centros de pesquisa vêm trabalhando nos principais biomas para descobrir a compo-
sição química das espécies nativas brasileiras e sua possibilidade de uso em medicamentos antifúngicos, anti-infl amatórios 
e antitumorais. Um exemplo é a pesquisa de plantas da Amazônia para a produção de drogas contra a malária, as quais 
já eram tradicionalmente usadas com essa fi nalidade. 
# Figura 5.29 – 
Fórmulas estruturais 
da salicina, do ácido 
salicílico e do ácido 
acetilsalicílico.
Etapas da descoberta de um novo medicamento
O processo de desenvolvimento de 
um novo medicamento é longo (Figura 
5.31), envolve muitos profi ssionais e tem 
custo bastante elevado. A partir de pes-
quisas sobre determinada doença, é pos-
sível identifi car uma molécula-alvo, por 
exemplo, uma proteína na superfície de 
um vírus ou uma molécula necessária à 
reprodução de uma bactéria. Estudos da 
estrutura dessa molécula podem reve-
lar pontos em que o medicamento pode 
agir, bloqueando o seu funcionamento 
e impedindo o vírus ou a bactéria de se 
multiplicar. 
# Figura 5.31 – Etapas do processo de 
desenvolvimento de um medicamento. 
Os elementos não estão representados 
em proporção. Cores fantasia.
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# Figura 5.30 – Fórmula 
estrutural do captopril.
Captopril HSOC3N
Etapas do processo de 
desenvolvimento de um medicamento. 
Os elementos não estão representados 
Descoberta 
em laboratório
Testes 
pré-clínicos
Pedido de 
investigação
Estudo clínico
Fase 1
Estudo clínico
Fase 2
Estudo clínico
Fase 3
Pedido de registro
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105Imuniza•‹o e medicamentos
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A partir daí, um número grande de moléculas é se-
lecionado para testes pré-clínicos. Entre eles, estão in-
cluídos testes in vitro, ou seja, em vidraria de laborató-
rio, onde se pode verificar, por exemplo, se uma certa 
dose da substância é capaz de inativar um vírus ou 
matar uma bactéria. As moléculas mais promissoras 
podem ser usadas em testes com animais de laborató-
rio. Nessa fase, a maioria das moléculas é descartada, 
ou por não surtir o efeito desejado ou por apresentar 
uma toxicidade acima do aceitável. 
As moléculas mais promissoras podem ser direcio-
nadas a testes clínicos com seres humanos, que apre-
sentam três fases. O quadro a seguir mostra algumas 
características de cada fase.
No caso de doenças para as quais um medicamento 
já existe, o novo medicamento deve trazer vantagens 
em relação ao anterior; caso contrário, não será apro-
vado. A fase 3 do estudo clínico é a mais longa e a mais 
cara de todas. Após todas as etapas desse processo, os 
resultados dos estudos são encaminhados para a apro-
vação pelo órgão competente, um processo demora-
do. Após a aprovação do registro do medicamento, ele 
pode ser comercializado; no entanto, será monitora-
do, e mais estudos podem ser necessários. 
FASE Número de pessoas envolvidas Objetivo O que é feito
1
20 a100 
(todas saudáveis)
Estudar a segurança do 
medicamento.
Análises de como a droga é 
absorvida e eliminada do corpo; 
cálculo da dose máxima tolerada.
2
100 a 500 
(pessoas afetadas pela doença)
Estudar a eficiência do 
medicamento no tratamento.
Avaliação da eficiência e busca de 
efeitos colaterais.
3
1 000 a 5 000
(pessoas afetadas pela doença)
Confirmar a eficácia e buscar a 
aprovação da droga em vista.
Definição de metas para verificar se 
o medicamento alcança ou não esse 
resultado. 
 # Quadro 5.3 – Características das fases dos testes do estudo clínico para liberação de um novo medicamento.
Neste projeto, vamos investigar as plantas medicinais da região em que vocês vivem.
MATERIAL
Dados sobre plantas medicinais tradicionais e material para anotação.
O QUE FAZER
 1. Formem grupos e colham dados junto à comunidade (familiares, vizinhos e amigos) para fazer uma lista 
de plantas medicinais de que eles têm conhecimento, com a indicação do seu uso. Para isso, façam no 
caderno um quadro como o apresentado abaixo, em que deverão anotar as respostas dos entrevistados. 
Acrescentem linhas à medida que forem obtendo as informações. 
 Se na região em que vivem o uso de plantas medicinais não for comum, façam uma lista dos medicamen-
tos à base de plantas (fitoterápicos) comercializados emalguma farmácia.
Nome da planta
Forma de consumo (infusão, tintura, pomada, 
garrafada, etc.)
Para que é usada
 # Quadro 5.4 – Sugestão de quadro para anotação dos dados obtidos nas entrevistas com a comunidade. 
Plantas medicinais tradicionais
PROJETO
106 Cap’tulo 5
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REFLEXÃO
 1. Apresentem para o resto da turma os dados obtidos. Avaliem as informações dos quadros apresentados 
de modo a eliminar itens duplicados e complementar as informações sobre alguns medicamentos.
 Em seguida, a turma deverá escolher três plantas medicinais e buscar as seguintes informações:
 a) O conhecimento popular relativo a essas plantas já foi estudado cientificamente?
 b) Já se conhece o princípio ativo dessas plantas?
 c) Existem riscos ou efeitos colaterais associados ao consumo desses remédios populares?
 O resultado das investigações pode ser exposto para a comunidade escolar por meio de uma apresenta-
ção de slides, de um vídeo ou de outra mídia escrita ou digital.
Refletindo sobre as fake news
Ao longo do século XIX e no início do século XX, observa-
mos a construção de uma visão de ciência como um campo 
neutro. Isto é, uma forma de desenvolvimento do conheci-
mento humano alheio ou imune a questões sociais, políticas 
e culturais da sociedade. Isso gerou uma visão “salvacionista” 
da ciência, como se ela pudesse oferecer todas as respostas 
aos desafios do futuro e não recebesse influências externas. 
Porém, diversos fatos vivenciados pela humanidade na 
segunda metade do século XX alteraram esse cenário. Os 
avanços da tecnologia nuclear como ferramenta de poder 
bélico e os problemas ambientais gerados pela ambição 
de acumular mais riquezas, por exemplo, tiveram grande 
influência nesse processo. Na realidade, o sentimento de 
decepção e descrença não ocorreu apenas em relação à 
ciência, mas em relação ao próprio futuro da humanidade.
Ao mesmo tempo, o conhecimento científico propiciou 
uma série de avanços e melhorias na qualidade de vida das 
pessoas. Como vimos ao longo deste capítulo, a cobertura 
vacinal e o desenvolvimento de medicamentos trouxeram 
importantes benefícios.
Neste cenário, muitas vezes contraditório, nos deparamos 
com controvérsias sociocientíficas e devemos nos posicionar 
diante delas. Atualmente, a disseminação das fake news 
torna o desafio de lidar com essas controvérsias ainda maior.
Nosso posicionamento diante desse tipo de informação de-
pende não apenas de todos os conceitos, nomes ou fórmulas 
científicas que eventualmente memorizamos. Tão importan-
tes quando os conceitos científicos, são os processos cientí-
ficos e as práticas associadas a eles. Por isso, é fundamental 
compreendê-los e se apropriar deles para avaliar notícias e 
informações diversas. Que processos e práticas são esses? Ao 
longo deste livro, tratamos de alguns deles:
• Construir explicações utilizando dados como fontes de 
evidência.
• Argumentar utilizando dados capazes de estabelecer re-
lações causais entre hipóteses e conclusões.
• Considerar a opinião de especialistas como fonte para a 
crítica e a análise de explicações.
• Estar aberto a críticas e responder a elas publicamente, 
reconhecendo possíveis equívocos ou contra-argumen-
tando com base em evidências.
Na escola, acabamos 
dando mais importância 
ao produto final da ciên-
cia do que aos processos 
e práticas científicas. 
Esse comportamento ou 
atitude prejudica a cons-
trução de uma visão mais complexa sobre o que é a ciência 
e como ela funciona na sociedade.
Estudos da área de comunicação têm buscado com-
preender como são construídas as fake news. A estrutura 
de uma notícia falsa contém informações de teor científico 
que podem ser refutadas quando compreendemos melhor 
o raciocínio científico. Observe alguns elementos que po-
dem compor uma fake news:
• Geralmente, os títulos são chamativos, com mensagens 
curtas. Porém, ao ler o texto completo, é possível per-
ceber que muito elementos importantes para a ciência, 
como evidências empíricas e exemplos de estudos vali-
dados por especialistas, estão ausentes.
• Em geral, essas notícias não são datadas. Dessa forma, dife-
rentemente do que acontece na construção da ciência, essas 
notícias chegam até nós como se fossem uma novidade.
• Em muitos casos, há menção a alguma autoridade cien-
tífica, o que dá força à notícia. Porém, são autoridades 
genéricas, às vezes pessoas e instituições inexistentes ou 
profissionais cujas falas foram distorcidas ou citadas in-
devidamente. 
• Em alguns casos, há links que levam a outros sites. Esses 
sites, muitas vezes, não têm relação com instituições cien-
tíficas ou, então, os links constam como indisponíveis.
• Uma estratégia comum é o uso de dados e termos 
técnicos, que dão teor científico à notícia. São usados 
números, estatísticas e palavras difíceis de áreas como 
Medicina ou Física, por exemplo.
Esse novo contexto, de intensa circulação de notícias fal-
sas sobre ciências, torna ainda mais claro o modo como as 
Ciências da Natureza não estão isoladas da nossa realida-
de. A ciência é uma construção humana e, por isso, não 
está alheia a questões políticas e culturais que perpassam 
nossa sociedade. 
 # Figura 5.32 – Fake news.
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107Imuniza•‹o e medicamentos
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As notícias falsas que circulam principalmente em 
redes sociais ganharam os holofotes da discussão so-
cial. Com a pandemia de SARS-CoV-2, o tema ga-
nhou ainda maior relevância, pois a disseminação 
de boatos e fake news colaborou para confundir a 
população quanto às novas recomendações que pas-
saram a fazer parte do dia a dia.
Apesar disso, as notícias falsas não são exclusivas da 
atualidade. Durante a pandemia de gripe espanhola, por 
exemplo, circulavam notícias e propagandas de diferen-
tes medicamentos que supostamente seriam capazes 
de curar os infectados pelo vírus. Uma charge de uma 
revista da época crítica a grande confusão gerada pela 
circulação de recomendações falsas para o tratamento:
MATERIAL
Fontes de dados científicos (livros, sites e outras refe-
rências confiáveis).
O QUE FAZER
 1. Leia o texto a seguir e faça o que se pede.
Em 2019, a Avaaz e a SBIm (Sociedade Brasileira 
de Imunologia) realizaram em parceria o estudo 
“As fake news estão nos deixando doentes?”, com 
o objetivo de investigar a associação entre a de-
sinformação e a queda nas coberturas vacinais. 
O trabalho, amplamente repercutido pela mídia, 
descobriu, entre outros achados, que aproximada-
mente sete a cada dez brasileiros acreditam em 
alguma informação falsa relacionada à vacinação.
Para chegar ao resultado, as instituições enco-
mendaram ao IBOPE uma pesquisa com cerca 
 # Figura 5.33 
– Charge da 
revista Fon 
Fon, edição de 
1918, criticando 
medicamentos 
apresentados 
como promessa 
de cura para a 
gripe espanhola: 
pílulas, xaropes, 
supositórios, 
cápsulas, 
pomadas e 
elixires. 
de 2 mil pessoas acima de 16 anos, em todos os 
estados e no Distrito Federal, respeitando as ca-
racterísticas demográficas do país. A margem de 
erro é de dois pontos percentuais para mais ou 
para menos, e o nível de confiança é de 95%.
Também foi analisada a atitude em relação à 
vacinação. A grande maioria (87%) disse nunca ter 
deixado de se vacinar ou de vacinar uma criança 
sob seus cuidados. Embora o índice possa parecer 
bom à primeira vista, quando os 13% de não va-
cinantes são extrapolados para toda a população 
com 16 anos ou mais, ele passa a representar um 
contingente de mais de 21 milhões de pessoas.
AS FAKE news estão nos deixando doentes? 
SOCIEDADE BRASILEIRA DE IMUNIZAÇÕES, [s. l.], 
18 nov. 2019. Disponível em: https://sbim.org.
br/acoes/as-fake-news-estao-nos-deixando-
doentes. Acesso em: 2 jul. 2020.
 Agora, leia a seguinte postagem sobre as vacinas:
Meu falecido amigo, o doutor Mendonça, sempre 
dizia:
Não vacine o seu filho, pois ela pode matá-lo.
Se ele tiver algum problema, traga ele aqui no
consultório que resolvemos.