Aula-03_Equilibrio Ambiental e Ciclos biogeoq uímicos [Modo de Compatibilidade]

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Equilíbrio Ambiental e Ciclos BiogeoquímicosEquilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Equilíbrio Ambiental e
Ciclos Biogeoquímicos
Profa. Karla M. Vieira
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
ICEA- Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas
–Campus João Monlevade
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Meio Ambiente
Um Equilíbrio em Risco
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Durante a maior parte da existência do Homem (cerca de 2 a 3 milhões de 
anos), prevaleceu uma situação de equilíbrio entre o Homem e a Natureza. 
Foi somente a partir das Grandes Navegações (século XV-XVI) e, sobretudo após 
a Revolução Industrial ou Tecnológica (século XVIII) que a natureza passou a 
ser vista como fonte de recursos econômicos a ser explorada por meios de 
instrumentos cada vez mais sofisticados criados pela ciência e pela tecnologia.
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Nesse processo o ambiente foi submetido a uma contínua 
devastação, pondo em extremo risco o equilíbrio do planeta e afetando 
drasticamente a vida de toda humanidade.
Nós vivemos sob um modelo de desenvolvimento econômico que tem 
como base de sustentação o processo de produzir e fazer consumir 
mais, para continuar produzindo mais. 
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Esse modelo necessita cada vez mais de recursos naturais. 
A natureza e o homem estão sofrendo e vivendo com as consequências desse 
extrativismo sem limites, como o aquecimento Global (que provoca entre outros o 
derretimento das calotas polares), mudanças fortes no clima, e seu próprio corpo, 
sim! Seu próprio corpo se torna vitima de novas doenças e ou alergias que estão 
agregadas e até mesmo criadas (guerra biológica) por essa sociedade. 
Produtos novos e agrotóxicos causam mal a saúde do homem. 
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Quando vamos restaurar novamente 
(de verdade) o equilíbrio entre a 
natureza e o homem? 
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Princípios do Equilíbrio Ambiental
Todos organismos (dos microrganismos às plantas superiores,
do invertebrado ao homem) são parte de um ou vários
ecossistemas.
Todos participam de ciclos energéticos que caracterizam cada
ecossistema.
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A dependência/interdependência se inicia na necessidade do O2/CO2
O homem e o seu meio exigem um equilíbrio
Ex: disponibilidade de O2 = vegetais, ar limpo
Todos ecossistemas são abertos e por isso passíveis de:
- Perturbações
- Desordens
Princípios do Equilíbrio Ambiental
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Perturbações/Desordens
Qualquer atitude provocada pelo homem que cause alterações na
dinâmica do ecossistema.
Perturbações 
diretas
Perturbações 
indiretas
Tecnologias
Consumo
Odores de aterros
Barulho do trânsito
Alergia de pele por 
algas azuis
Doenças
Estresse
Princípios do Equilíbrio Ambiental
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Monitoramento
Vigiar alterações ambientais.
Visão aplicada do conhecimento multidisciplinar. 
Base para alternativas, normas e leis.
Planejamento de medidas p/ reduzir ou eliminar
danos.
Princípios do Equilíbrio Ambiental
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Política Nacional do Meio Ambiente
(Lei nº. 6.938/81)
Poluição � degradação da qualidade ambiental resultante de
atividades que direta ou indiretamente:
a) prejudiquem a saúde a segurança e o bem estar da população;
b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;
c) afetem desfavoravelmente a biota;
d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
e) lance matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais.
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Causas da Poluição Ambiental
A poluição ambiental é devida:
à presença, lançamento ou liberação nas águas, no ar ou no
solo de toda e qualquer forma de matéria ou energia,
com intensidade, quantidade, concentração ou características
em desacordo com os padrões de qualidade ambiental
estabelecidos pela legislação,
ocasionando assim interferência prejudicial aos usos
preponderantes das águas, ar e solo.
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Tipos de Poluição
Física (temperatura, turbidez)
Química (fertilizantes químicos, DDT)
Físico-química (pH)
Bioquímica (toxicidade, DBO)
Biológica (detritos orgânicos – esgoto doméstico)
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Tipos de Poluição
Poluição do ar
Poluição do soloPoluição da água
Poluição sonora
Poluição visual
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Consequências da Poluição
• Prejuízo a saúde humana (transmissão de doenças);
• Danos a flora e fauna;
• Prejuízos materiais;
• Prejuízos às atividades econômicas e culturais;
• Desfiguração da paisagem;
• Desvalorização de áreas.
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Contaminante x Poluente
Contaminante: qualquer substância que ocorra no meio ambiente
em níveis mais elevados que os normais (naturais), entretanto sem
ainda causar algum efeito danoso aos recursos ambientais.
Poluente: qualquer substância que ocorra no meio ambiente em
níveis mais elevados do que os normais (naturais), a ponto de afetar
de forma indesejável/danosa a qualidade e a utilidade de um ou mais
recursos ambientais.
Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
São importantes na auto-regulação da biosfera, com uma 
constante permuta de matéria/energia entre os três 
grandes reservatórios (atmosfera, hidrosfera, litosfera), 
mantendo um intercâmbio equilibrado entre o 
meio físico (abiótico) e o biológico (biótico).
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Ciclos Biogeoquímicos
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CICLOS 
BIOGEOQUÍMICOS
Enxofre
Carbono Água
Nitrogênio
Oxigênio Fósforo
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Todos os elementos químicos, tendem a circular na 
biosfera em vias características, do ambiente aos 
organismos e destes, novamente, ao ambiente. 
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
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BIO GEO
Porque os organismos 
vivos interagem no 
processo de síntese 
orgânica e decomposição 
dos elementos
Porque o meio 
terrestre é a 
fonte dos 
elementos
Porque são 
ciclos de 
elementos 
químicos
QUÍMICOS
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Uso aplicado do estudo quantitativo dos 
ciclos Biogeoquímicos
� Monitoramento da poluição;
� Estabelecimento de técnicas de manejo;
� Determinação e controle da perda de fertilizantes;
� Uso racional de recursos hídricos, minerais;
� Controle do aumento de CO2 na atmosfera e aquicultura.
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Ciclo daágua ou hidrológico (composto vital).
Ciclos dos macro e micronutrientes: minerais em geral.
Ciclos sedimentares: cujo reservatório geológico são as
rochas sedimentares (lentos): P, S, Ca, Mg e k
Ciclos gasosos: cujo depósito ou reservatório geológico é a
atmosfera (rápidos e fechados): carbono, nitrogênio e
oxigênio.
Classificação dos Ciclos
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Mais abundante componente da matéria viva, a água precisa ser 
necessariamente reciclada para a garantia de vida no planeta. 
A superfície terrestre é recoberta por cerca de 75% de água.
Cerca de 97% pertencem ao talassociclo, isto é, ao conjunto que
abrange todos os ecossistemas marinhos.
O restante pertence ao limnociclo, ou seja, o conjunto de todos os
ecossistemas dulcícolas.
Ciclo da Água (Hidrológico)
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Está intimamente ligado ao ciclo energético terrestre, isto é, à
distribuição da energia solar. Por evaporação, essa energia é
responsável pelo transporte da água dos compartimentos
hidrosfera e litosfera ao compartimento atmosfera. Após a
precipitação da água na forma de chuva ou neve, por infiltração no
solo, ocorre a renovação das águas subterrâneas, ou lençol freático
(recarga dos aquíferos) e essa água pode afluir em determinados
pontos, formando as nascentes.
Ciclo da Água (Hidrológico)
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A água acumulada pela infiltração é devolvida à atmosfera por 
efeito de evaporação direta dos sistemas aquáticos, solos e pela 
transpiração das folhas dos vegetais. 
Ciclo da Água (Hidrológico)
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Ciclo da Água (Hidrológico)
Refere-se à troca contínua de água na hidrosfera, entre a atmosfera, a 
água do solo, águas superficiais, subterrâneas e das plantas.
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Evaporação da água 
Formação de nuvens
Condensação e precipitação
Chuva, neve ou granizo
Percolação - lençol freático
Vegetais – Animais
Transpiração, sudação, suor, urina, fezes, respiração
Ciclo da Água (Hidrológico)
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Ciclo da Água
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Definido como a sequência fechada de fenômenos pelos quais a água passa do 
globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e regressa àquele, nas fases 
líquida e sólida. 
É dirigido pela energia solar e compreende o movimento da água dos oceanos 
para a atmosfera por evaporação e de volta aos oceanos pela precipitação que 
leva à lixiviação ou à infiltração. 
A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de H irão fazer 
parte da glicose fabricada, e seus átomos de O se unem para formar o O2 (gás 
oxigênio) liberado para a atmosfera.
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Ciclo da Água
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Processos do 
Ciclo da Água
1. Evaporação
2. Precipitação
3. Retenção Superficial
4. Detenção Superficial
5. Escoamento Superficial
6. Infiltração
7. Percolação
8. Condensação
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
O elemento carbono (C) é o principal constituinte de tudo o que é orgânico e
embora o dióxido de carbono (CO2) represente apenas 0,35% dos gases que
compõem a atmosfera, o carbono é um elemento que nos últimos anos tem
provocado mudanças profundas em toda terra.
O Ciclo do carbono se inicia a partir do momento em que as plantas, ou
outros organismos autótrofos, absorvem o gás carbônico da atmosfera e o
utilizam na fotossíntese (ou quimiossíntese no caso de alguns organismos)
incorporando-o às suas moléculas. Então o carbono passa para o próximo nível
trófico quando os animais herbívoros ingerem as plantas e absorvem parte do
carbono incorporado na forma de açúcares.
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O Ciclo do Carbono
Está intimamente relacionado com os seres vivos que vivem sobre a
superfície terrestre.
Existem vários tipos de compostos de carbono nas diversas etapas que
compõem o ciclo. Esses compostos podem ser sólidos, líquido ou gasosos.
Muitos deles são sintetizados pelos organismos vivos, com número de
oxidação variando de +4 a -4. No entanto, o transporte de C entre os vários
compartimentos é feito principalmente pelo carbono com nox +4 na forma de
CO2, carbonato (CO32-) ou bicarbonato (HCO3-).
As principais reações para formação ou modificação do carbono +4 são as
seguintes:
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Fotossíntese: CO2 + H2O + energia → carbono fixado (planta) + O2
Respiração seres vivos: carbono fixado + O2→ CO2 + H2O + energia
Dissolução de CO2: CO2 (g)→ CO2 (aq) 
CO2 (aq) + H2O→ H2CO3 (aq)
Reação em equilíbrio, em solução aquosa: H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
HCO3-↔ H+ + CO32-
O mesmo equilíbrio interagindo com íons metálicos: Ca2CO3 ↔ Ca2+ + CO32-
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
N é essencial para todas as formas de vida, pois está presente
na estrutura dos aminoácidos.
O nitrogênio é um componente que entra na composição de
duas moléculas orgânicas de considerável importância para os
seres vivos: as proteínas e os ácidos nucléicos.
A vida mantém o N na forma molecular, N2, na atmosfera em
quantidade maior que NH3 ou em óxidos, N2O, NO e NO2, ou em
compostos com H, NH, HNO2 e HNO3.
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
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Embora presente em grande concentração no ar atmosférico,
essencialmente na combinação molecular N2, poucos são os
organismos que o assimilam nessa forma.
Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na
forma de N2 e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas.
Várias plantas estabelecem uma simbiose em bactérias capazes de
fixar nitrogênio. A diminuição de nitrogênio em solos agrícolas pode
ser reduzida por rotação de cultura.
Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Algumas bactérias nitrificantes na superfície do solo realizam a
conversão do nitrogênio, transformam a amônia em nitratos,
disponibilizando esse elemento diretamente às plantas e
indiretamente aos animais, através das relações tróficas:
produtor e consumidor.
N2O diminui a camada de O3 na estrastosfera.
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Fixação de nitrogênio
3{CH2O} + 2N2 + 3H2O + 4H
+ → carbono fixado (planta) + O2
Nitrificação (nitrossomonas e nitrobactérias)
4NH4
+ + 2O2 → 4NO3
-+ H+ + H2O
Bactérias aeróbicas
Redução de nitratos
{CH2O} + 2NO3
- → 2NO2
-+ H2O+ CO2
{CH2O} + 2NO2
- + 4H+→ 2NH4
++ H2O+ 3CO2
Desnitrificação
5{CH2O} + 4NO3
- + 4H+ → 2N2↑+ 7H2O + 3CO2
Bactérias anaeróbicas
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo do oxigênio
Devido à sua abundância, os compostos de oxigênio participam de
todos os ciclos biogeoquímicos. Dessa forma, um estudo completo
do ciclo do O envolveria todas as transformações físicas e químicas
da Terra.
O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos
oceanos, é o segundo na atmosfera;
Todo o O2 atmosférico provém da fotossíntese e retorna como CO2
pela respiração e pela decomposição aeróbia da matéria orgânica
pelas bactérias.
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
O Oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os
gases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os
organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a
parte sólida exterior da terra);
Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio
molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido
de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de
enxofre (SO2), etc.
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a fotossíntese
que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar;
6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2
� O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através
das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por organismos
marinhos.
� A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do
oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de
organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela
disponibilidade de fósforo dissolvido.
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo do Fósforo
P é um dos elementos essenciais à vida, é um nutriente limitante
do crescimento de plantas, e, por outro lado, se presente em
abundância causa sérios problemas ambientais.
O ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e
do nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de
fósforo, apenas um composto de fósforo realmente importante
para os seres vivos que é o íon fosfato.
O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato (PO4
-3),
obtido a partir da degradação das rochas (minerais).
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
Drenado gradativamente para o mar, o fosfato passa por processos
de sedimentação, sendo incorporado às rochas. Podendo retornar ao
ecossistema terrestre por meio dos processos geológicos, como a
elevação do leito no mar ou o rebaixamento do nível das águas.
Ao processo de destruição de um lago devido a excesso de um
nutriente, como P, dá-se o nome de eutrofização.
Um dos pontos importantes do ciclo do P é a demora em retornar à
terra. O fato do P ser um macronutriente, essencial a todas as
formas de vida e de formar compostos pouco solúveis em água, o P
é difícil de ser obtido.
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O ciclo do enxofre é complicado pelo grande número de estados de oxidação
que este elemento pode assumir, incluindo o sulfeto de hidrogênio (H2S),
dióxido de enxofre (SO2), sulfato (SO4
2–) e ácido sulfúrico (H2SO4), entre
outros;
Os processos inorgânicos são responsáveis por muitas destas transformações;
Bactérias, que sequestram o enxofre e/ou o liberam para o meio ambiente;
As atividades humanas também liberam grandes quantidades de enxofre,
principalmente através da queima de combustíveis fósseis;
Apresenta um ciclo com dois reservatórios: um maior, nos sedimentos da
crosta terrestre outro, menor, na atmosfera.
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Ciclo do Enxofre
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As proteínas dependem basicamente do enxofre. O enxofre é encontrado
no solo em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas proximidades
de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original, razão pela qual há
muitas unidades de exploração nestas regiões.
O ciclo do enxofre compreende 6 etapas básicas: 
a) As plantas absorvem compostos contendo enxofre além dos sulfatos
b) Na produção de aminoácidos das plantas o hidrogênio substitui o oxigênio na 
composição dos sulfatos;
Ciclo do Enxofre
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Equilíbrio Ambiental e Ciclos BiogeoquímicosEquilíbrio Ambiental e Ciclos Biogeoquímicos
c) Os seres vivos se alimentam das plantas; 
d) microorganismos decompõe os aminoácidos que contêm enxofre nos restos 
de animais e plantas, criando sulfito de hidrogênio;
e) o enxofre é extraído do sulfito por bactérias e microorganismos;
f) sulfatos são produzidos pela ação de microorganismos na combinação do 
enxofre com o oxigênio. 
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