Aula 6.2 Rosalinda Montone Ciclos Biogeoquímicos

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Profa. Rosalinda Carmela Montone
IOUSP
• Ocorrência
• Distribuição
• Ciclos 
Elemento Peso seco (g)
 (N)
peso/m3 
 (A)
A/N
Na 3 10,75 Kg 3600
K 1 390 g 390
Mg 0,4 1,3 Kg 3300
Ca 0,5 416 g 830
N 5 300 mg 0,05
P 0,6 30 mg 0,05
Si 10 500 mg 0,05
Fe 1 50 mg 0,05
 
 
 
nitrogênio
proteínas (N)
         
 
 
 
 
 
95,2% N2 
   
 
 
47,9% 
org. 
   
particulado 
99,9% 
(mat. org. 
morta) 
 
 
        dissolvido 
        0,1% 
     
 
52,1% 
inorg. 
 
   
4,8% 
comb 
       
         
1/10
estado de oxida玢o Compostos 
 +5 N0-3, N2O5
 
+4 NO2 
+3 HONO, NO-2, N2O3 
+2 HO-N=N-OH, N2O2
-2 
+1 N2O 
0 N2 
-1 N3
-, NH2OH 
-2 H2N-NH2 
-3 NH3, NH4
+, RNH4
+ 
 
G = - 59,4 Kcal/mol
G = - 18,0 Kcal/mol
Hidrotermal depósito: 100 . 1012 g
Superfície 0,05 0,03 0,10
Fundo 15-45 0,03 0,05
Costeira 0,1 - 15 0,1 – 1,0 0,1 – 10
Estuários 0,1 - 200 0,1 – 25 0,1 - 200
N O 3 (M )
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
D
ep
th
 (d
b)
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
 N o r th
P a c if ic
 N o r th
A t la n t ic
Fonte: Millero & Sohn, 1992
 
 
 
fósforo
H3PO4  H+ + H2PO4-
H2PO4-  H+ + HPO42-
HPO42-  H+ + PO43-    
 
     
 
 
 
                       
                       
     
 
 
 
 
 
H2PO4
- 
PO4
= 
HPO4
= 
7  8 
 
6 9 
0 
50 
100 % 
pH 
HPO4= 79,2% 
PO4-3 20,4%
H2PO4- 0,5% 
SPEC IA TIO N IN SEA W A TER (S = 35  o/oo)
pH
6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0
F
R
A
C
T
IO
N
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
H PO 4
2-
PO 4
3-
H 2PO 4
-
   
 
     
 
 
 
L livre MgL CaL 
H2PO4
- 92,3 7,0 0,7 
HPO4
2- 49,3 45,8 4,9 
PO4
3- 0,2 26,6 73,2 
 
PO 4 (M )
0 1 2 3 4
D
ep
th
 (d
b)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
 N orth
Pacific
N orth
A tlantic
 
 
 
1963 – Redfield e colaboradores revisaram esta 
relação e propuseram
N: P: C: O2 = 16: 1: 106: 138
(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138 02 
106C02 + 16NH3 + 1H3PO4 + 122 H20
Razão molecular de P, N, C, O2 nos oceanos Atlântico e Índico
 (t = 27) localização
Atl Norte 1 17,6  0,6 97  9 165  7
Atl Sul 1 16,7  0,7 102  7 165  5
Atl média 1 17,0  0,4 96  6 171  8
Ind. Sul 1 15,2  0,6 112  6 169  8
Ind média 1 14,9  0,4 119  5 172  5
Média geral 1 16,3  1,1 103  14 172  7
Fonte: Takahashi et al., 1985 op cit. Millero & Sohn, 1992
1985 – Takahashi et al. examinaram a relação de Redfield em águas 
de superfícies com densidade constante nos oceanos 
Atlântico e Índico e chegaram a esta equação: 
N: P: C: O2 = 16: 1: 103: 135
N /P
8 10 12 14 16 18 20
D
ep
th
 (d
b)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
N orth
P acific
N orth
A tlan tic
Time (mon)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
N
it
ro
g
en
 (
 M
)
0
50
100
150
200
250
300
350
Particulate Nitrogen
NH4
+
NO2
-
NO3
-
O2 N,P
 
   
 
 
 
silício
diatomáceas
esponjas radiolários
Diatomáceas > 60% do material 
inorgânico composto por sílica
– dissolvido 
A forma solúvel é o ácido ortosilicico
SiO2(s) + 2H2O Si(OH)4 (aq)
Si(OH)4 H+ + Si(OH)3O- K1 = 3,9 x 10-10
Si(OH)3O- H+ + Si(OH)2O22= K2 = 2,0 x 10-13 
5 %
Baixas concentrações
Pouco significativo
1) assimilação
O silício é incorporado pelos organismos 
através dos grupos sulfidrilas (-HS) das 
proteínas
 OH
R - HS - O - Si - OH
 OH
para a constituição das carapaças e pode 
variar de 1 a 5% de seu peso
Ocorre na presença e ausência de luz
2) regeneração
Uma parte é dissolvida e assimilada novamente pelos organismos e 
outra parte vai sendo depositada nos sedimentos
Os organismos superiores ingerem os menores e liberam Sipart pela 
excreção ou morte
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
silício 
particulado 
silício 
dissolvido 
organismos 
menores 
organismos 
superiores 
sedimento 
rochas ígneas 
ventos 
rios (2.1014g/ano) 
geleiras (4.1014 g/ano) 
 
 
   
 
     
   
 
     
Controle em larga escala ou escala local
· ressurgência e turbulência 
· correntes locais e de maré
· advecção (transporte por correntes oceânicas)
   
 
     
Quanto maior a área superficial 
melhor a assimilação dos nutrientes
Área superficial
volume
   
 
     
Þ Controla o pH da água do mar
 pH = - log K2 [HCO3-] ~ 7,8 - 8,2
 [CO3=]
Þ Processos fotossintéticos
 CO2 + H2O  CH2O + O2
Þ precipitação dos carbonatos 
 formação e dissolução das carapaças dos organismos
composição geoquímica dos sedimentos marinhos
Carbono inorgânico 
C02
C02
C02
C02
C02
CO2(gás) + H20  <H2CO3> 
 H+ + HCO-3  2H+ + CO=3
Distribuição de gases na atmosfera e água do mar (%)
 
mar
ar
envolve sucessivos equilíbrios entre as fases gasosa, líquida e sólida.
Sistema carbonato 
 
 
1. na interface ar-mar
CO2(gás)  CO2(liq) 
depende da pressão parcial do CO2 
[CO2] = Kc.pCO2
 a constante de solubilidade (Kc) é função da T e S 
CO2
CO2
CO2
CO2
Sistema carbonato 
 
 
CO2
CO2
CO2
CO2
Sistema carbonato 
 
 
CO2
CO2
CO2
CO2
 Oceano Pacífico Oceano Atlântico 
 
Calcita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aragonita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pc = 3.000 m 
Pc = 4.500 m 
Pc = 2.500 m 
 
Pc = 500 m 
 
HCO-3  H+ + CO=3
        7,8              8,2         pH  
1000
Prof.
(m)
pH t2 = pH t1 + 0,0114(t2 - t1)
Íons % AT
HCO-3 89,8
CO=3 6,7
B(OH)4 2,9
SiO(OH)-3 0,2
MgOH+ 0,1
OH- 0,1
HPO-4 0,1
99,9
% íon livre Com Ca++ Com Mg++ Com Na+ Com K+
SO4= 54 3 21,5 21 0,5
HCO3- 69 4 19 8 -
CO3= 9 7 67 17 -
fitoplâncton
respiração
fotossinteseex
cr
eç
ão
morte
morte
fonte 1015 gC/ano % total
Produção primária
• Fitoplancton 23,1 84,4
• macrófitas 1,7 6,2
Carga líquida
• Rios + subterrânea 1,08 3,95
Carga atmosférica
• Chuva 1,0 3,65
• Deposição seca 0,5 1,8
 
Produção e mineralização da matéria orgânica no oceano com a 
profundidade 
reciclagem de nutrientes 
na zona fótica não é 
100% eficiente!!
Uma parte da MOP vai 
para zona afótica (s/luz)
(águas mais profundas) 
É a parte do ciclo do carbono 
oceânico responsável pela 
ciclagem da matéria orgânica 
formada pelo fitoplâncton durante 
a fotossíntese (bomba de tecido 
mole), bem como o ciclo de 
carbonato de cálcio (CaCO3) 
formada por certos moluscos e 
plâncton (bomba de carbonato ).
é o “sequestro” de carbono a partir da 
atmosfera para o fundo do mar.
C-org no sedimento refere-se ao CO2 diss. H2O superfície
Quanto maior a 
exportação do C-org 
p/ o sedimento maior 
o consumo de CO2 
diss da coluna H2O e 
maisCO2 poderá ser 
dissolvido no oceano