GNE254 Aula 5 2015 I ciclos biogeoquimicos

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GNE254 – INTRODUÇÃO À ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
Prof. Ronaldo Fia 
DEG/UFLA 
 
Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclos Biogeoquímicos 
 A água é essencial à vida e todos os organismos vivos no 
planeta Terra dependem da água para sua sobrevivência. 
 
A água é o constituinte inorgânico mais abundante na 
matéria viva: 
 
- Representa mais de 60% da massa do corpo 
 humano; 
 
- Em certos animais aquáticos pode chegar 
 a 98%. 
 
Água 
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 Os 1,36 x 1018 m3 de água disponível existentes na Terra distribuem-se 
da seguinte forma: 
 
(0,035%) Atmosfera/vapor d’água 
(0,06%) Solo/umidade 
(0,03%) Rios 
(0,3%) Lagos 
(10,7%) acima de 750m 
(13,7%) Subsolo: entre 3.750m e 750m 
(75%) Calotas polares e geleiras 
Água Doce 3%
Oceanos e Mares 
Água Salgada 97%
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA DA TERRA
(0,035%) Atmosfera/vapor d’água 
(0,06%) Solo/umidade 
(0,03%) Rios 
(0,3%) Lagos 
(10,7%) acima de 750m 
(13,7%) Subsolo: entre 3.750m e 750m 
(75%) Calotas polares e geleiras 
Água Doce 3%
Oceanos e Mares 
Água Salgada 97%
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA DA TERRA
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Água: distribuição da água na Terra 
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 70% da água doce 
do país encontram-se 
na região amazônica, 
que é habitada por 
menos de 5% da 
população. 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Água 
Água: Indicadores de escassez 
Acima de 1.700 m3 hab-1 ano-1 
 Indica: Suficiência hídrica 
Abaixo de 1.700 m3 hab-1 ano-1 Indica: Alerta de escassez hídrica 
Abaixo de 1.000 m3 hab-1 ano-1 Indica: Escassez crônica 
Fonte: Christofidis (2003). 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Água: escassez no Brasil 
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Água: Consumo no Brasil 
Fonte: ANA (2007). 
Água: Problemas de escassez 
 - Pequena quantidade de água doce disponível (rios e lagos); 
 - Distribuição irregular da água no planeta; 
 - Distribuição irregular da população no planeta; 
 - Taxa crescente de aumento da população: 
 * Aumento da demanda por água; 
 * Aumento na demanda por alimento – áreas irrigadas; 
 * Aumento da demanda por bens de consumo; 
 - Mudanças climáticas. 
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Ciclo hidrológico 
Conceito: Fenômeno global de circulação fechada da água entre a 
superfície terrestre (continentes e oceanos) e a atmosfera, impulsionado 
pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre. 
A circulação da água se dá em dois sentidos: 
 
 - No sentido superfície - atmosfera: onde o fluxo da água (evaporação e 
transpiração) ocorre na forma de vapor de água; 
 - No sentido atmosfera - superfície: onde a transferência da água ocorre 
em qualquer estado físico (chuva e neve). 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclo hidrológico 
Energia do sol atua 
sobre o sistema 
terrestre: 36% de toda a 
energia que chega a 
terra é utilizada para a 
evaporação da terra e 
do mar. 
Ciclo hidrológico 
 - Energia do sol que atua sobre o sistema terrestre: 36% de toda a 
energia que chega a terra é utilizada para a evaporação da terra e do 
mar; 
 - A água evaporada para a atmosfera fica em média dez dias na 
atmosfera; 
 - O fluxo sobre a superfície terrestre é positivo, ou seja a precipitação é 
maior que a evapotranspiração, resultando nas vazões dos rios; 
 - Nos oceanos o fluxo é negativo, já que ocorre maior evaporação sobre 
superfícies líquidas do que precipitação. 
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Ciclo hidrológico 
oceano 
361 
99 
62 
324 37 
37 
Superfície 
terrestre 
Unidades : 1012 m3 ano-1 
Atmosfera 
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Ciclo hidrológico: Bacia Hidrográfica 
 É uma região sobre a terra, na qual o 
escoamento superficial em qualquer ponto 
converge para um único ponto, o 
EXUTÓRIO. 
 
 Drena toda a água que escoa 
superficialmente por gravidade para a 
seção principal. 
 
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Ciclo hidrológico: 
Bacia Hidrográfica 
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Ciclo hidrológico: 
Bacia Hidrográfica 
Ciclos Biogeoquímicos 
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Ciclo hidrológico: interferências qualitativas 
 Pode ser resultante de fenômenos naturais e da atuação do 
homem. 
 
Condições naturais: escoamento superficial e infiltração de água no 
solo. 
 
Interferência do homem: despejos domésticos e industriais, aplicação 
de defensivos agrícolas no solo, entre outros. 
 
 
 
Ciclos Biogeoquímicos 
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Usos da água 
 Abastecimento (humano e industrial) 
 Dessedentação animal 
 Esgotamento sanitário 
 Geração de energia (hidrelétricas) 
 Produção de alimentos: 
(irrigação, pecuária, aquicultura) 
 Recreação (esportes náuticos, 
pesca esportiva) 
 Preservação da fauna e flora 
 Navegação (hidrovias) 
 Paisagismo e ambiência 
Ciclos Biogeoquímicos 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclo hidrológico 
Inter-relação entre uso e ocupação do solo e focos alteradores da qualidade da água 
O ciclo biogeoquímico é o percurso realizado no ambiente por um 
elemento químico essencial à vida. Ao longo do ciclo, cada elemento é 
absorvido e reciclado por componentes bióticos (seres vivos) e 
abióticos (ar, água, solo) da biosfera, e às vezes pode se acumular 
durante um longo período de tempo em um mesmo lugar. 
O que aconteceria se a 
matéria não pudesse ser 
reutilizada?!? 
FIM DA VIDA 
NA TERRA!!! 
MATÉRIA reciclada (decompositores) 
“Na natureza, nada se cria e nada 
se perde. Tudo se transforma.” 
Antoine Lavoisier 
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Ciclo do carbono: Por que o carbono é importante? 
 Base de construção de moléculas orgânicas. 
 Vida: membranas, DNA, tecidos, etc. 
 Estoque de energia: açúcares, lipídeos, proteínas, petróleo, carvão, 
gás, etc. etc. 
 Regulação do clima: CO2 e CH4 
Efeito estufa: importante para manutenção da temperatura, 
aquecimento da Biosfera. 
Ciclos Biogeoquímicos 
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• Sedimentos Marinhos, 
Rochas Sedimentares 
• Solos e matéria orgânica 
• Água oceânica profunda 
• Sedimento superficial 
• Carvão, petróleo e gás 
natural 
•Atmosfera 
• C orgânico dissolvido 
• Vegetação terrestre 
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Ciclo do carbono: estoques de carbono 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclo do carbono 
6 CO2 + 12 H20 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 
Fotossíntese 
C6H12O6 + 6O26CO2 + 6H2O + energia 
Herbivoria 
Respiração 
Respiração 
Combustíveis fósseis 
Queima de 
combustíveis fósseis 
Resíduos 
Decompositores 
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Ciclo do carbono 
Matéria Orgânica + microrganismos  
Degradação anaeróbia 
Microrganismos anaeróbios 
Energia + microrganismos + nutrientes + CH4 + CO2 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclo do carbono 
Degradação aeróbia 
Microrganismos aeróbios 
O2 
CH4 
Matéria Orgânica + microrganismos + O2  
Energia + microrganismos + nutrientes + CO2 
Ciclo do carbono: Como o ser humano o afeta 
 Mudança de uso da terra 
 Eliminação de estoques 
 Consumo de fósseis 
Ciclos Biogeoquímicos 
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Ciclos Biogeoquímicos 
Ciclo do nitrogênio 
N2 
N2 
N2 
Relâmpagos 
Chuva Plantas 
(Leguminosas) 
Herbivoria 
NH3/NH4
+ 
NO2
- 
NO3
- 
Resíduos 
N2 
Lençol Freático 
Norgânico 
N-NH4
+ 
N-NO2
- 
N-NO3
- 
N2
 
Anaeróbio 
Anóxico 
Aeróbio 
Anóxico/ 
Anaeróbio + O2 
- O2 
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Ciclo do nitrogênio 
N-NH3
 
pH > 8,5 
Temperatura 
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Ciclo do nitrogênio: nitrificação 
Nitrosação: produção de nitrito 
Nitratação: produção de nitrato 
2 NH4
+ + O2 
Nitrosomonas 2 HNO2 + energia 
 (amônio) (ác. nitroso) 
(ác. nitroso) (nitrito) 
2 HNO2 
ionização do meio 2 H+ + 2 NO2
– 
2 NO2
- + O2 
Nitrobacter 2 HNO3 + energia 
(nitrito) (ác. nítrico) 
2 HNO3 
ionização do meio 2 H+ + 2 NO3
– 
(ac. nítrico) (nitrato) 
Ambiente 
aeróbio 
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Ciclo do nitrogênio: desnitrificação 
Desnitrificação: produção de nitrogênio gasoso 
2 NO3
- + 5H2 + 2H
+ Pseudomonas, Rhizobium N2 + 6H2O 
 (nitrato) (N gasoso) 
Ambiente 
anaeróbio