Ciclo Biogeoquímicos Parte 2 Ciclo do Carbono, Nitrogênio

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Maio - 2012
CICLO BIOGEOQUÍMICOS – Parte 2
ETEC TIQUATIRA
Prof. José Barbosa Leite Filho
Prof. Marlon Cavalcante Maynart
Química Ambiental
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PROGRAMAÇÃO
Objetivo
 Estudo do Meio Ambiente
 Fundamentos Ciclo Biogeoquímicos
Conteúdo
 Tipos de Solo
 Ciclo do Carbono
 Ciclo do Oxigênio
 Ciclo do Nitrogênio
Ciclo do Fósforo
 Ciclo da Água
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FUNDAMENTOS
 
			 
	Ciclos: representam a troca e a circulação de matéria entre os componentes vivos e físico-químicos da biosfera.
 
	Bio: os organismos interagem no processo de síntese orgânica e na decomposição dos elementos.
 
	Geo: o meio terrestre (solo) é o reservatório dos elementos.
 
	Químico: ciclo dos elementos e processos químicos de síntese e decomposição.
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FUNDAMENTOS
Desmatamento.
Pavimentação = taxa de impermeabilização.
Utilização de defensivos agrícolas.
Despejos de esgotos e efluentes industriais.
Eutrofização.
Diminuição do teor de oxigênio dissolvido nos rios.
Lançamento de substâncias tóxicas perigosas.
Poluição atmosférica.
Resíduos sólidos.
Represamento das águas.
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FUNDAMENTOS
			 
	1. Ciclo da água ou hidrológico.
	2. Ciclos dos macro e micronutrientes: minerais em geral.
	3. Ciclos sedimentares: fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio.
	4. Ciclos gasosos: carbono, nitrogênio e oxigênio.
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FUNDAMENTOS
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Ciclo Biogeoquímicos
Fósforo é um elemento importante devido:
 É um nutriente essencial e limitante;
 Principal uso como fertilizante;
 Escoamento de água contendo fosfato pode causar eutrofização.
chama-se eutrofização ao fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio) numa massa de água, provocando um aumento excessivo de algas. 
 A maior parte do fósforo nas plantas
cicla entre plantas vivas e mortas.
Não forma um gás estável.
 Cicla de forma lenta no solo e na superfície dos Oceanos.
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Ciclo Biogeoquímicos
	Enriquecimento das águas com nutrientes essenciais, como o nitrogênio e o fósforo, e desenvolvimento excessivo do fitoplâncton, provocando problemas de consumo de oxigênio e baixa diversidade. 		
 Consumo de oxigênio pelos processos de biodegradação. 
 Processos de biodegradação sem oxigênio – liberação de H2S e CH4.
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	Parte do fósforo é perdida para os depósitos de sedimentos profundos no oceano. Devido a movimentos tectônicos, existe a possibilidade de levantamentos geológicos que tragam de volta o fósforo perdido.
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Ciclo do Fósforo
	O fósforo é o material genético constituinte das moléculas de DNA e RNA e componente dos ossos e dentes. É, portanto, elemento fundamental na transferência de caracteres no processo de reprodução dos seres humanos. O fósforo aparece nos organismos em proporção muito superior aos outros elementos, quando comparado com sua participação nas fontes primárias. Esse fato justifica a importância ecológica do fósforo, sugerindo ser o fator mais limitante à produtividade primária.
	O ciclo do fósforo é lento, passando da litosfera para a hidrosfera por meio da erosão.
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Ciclo Biogeoquímicos
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Ciclo Biogeoquímicos
O Ciclo hidrológico simplesmente move a água de um lugar para outro.
 Este processo fornece água doce para as massas de terra e ao mesmo tempo tem um papel vital na criação de um clima habitável e na moderação das temperaturas globais.
 O movimento da água de volta para os mares e oceanos através dos rios e geleiras é uma das principais forças geológicas que moldam a terra e redistribuem os materiais.
 As plantas tem um papel importante no ciclo hidrológico, absorvendo a água subterrânea e bombeando-a para a atmosfera pela transpiração (Transporte mais Evaporação).
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Ciclo Biogeoquímicos
 O ciclo hidrológico pode ser resumido por:
 Detenção: parte da precipitação fica na vegetação, depressões do terreno e construções. Essa massa de água retorna à atmosfera pela ação da evaporação ou penetra no solo pela infiltração.
Escoamento Superficial: Constituído pela água que escoa sobre o solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um corpo de água como um rio, lago ou oceano.
Infiltração: A água infiltrada pode sofrer evaporação, ser utilizada pela vegetação, escoar ao longo da camada superior do solo ou alimentar o lençol de água subterrânea.
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Ciclo Biogeoquímicos
 O aumento acentuado da população humana e, principalmente, da taxa de crescimento populacional após a Revolução Industrial, na segunda metade do século XIX, implicou um aumento da produtividade agrícola para fazer frente à demanda crescente de alimentos. 
 O nitrogênio, assim como o fósforo, são fatores limitantes do crescimento dos vegetais e tornaram-se, por isso, alguns dos principais fertilizantes utilizados hoje na agricultura. O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas, enzimas e hormônios, elementos vitais aos seres vivos.
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	O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é um ciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumas diferenças notáveis entre os dois ciclos:
 a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono (0,032%);
 apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso;
 o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso do que no ciclo do carbono.
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Ciclo do Nitrogênio
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Ciclo do Nitrogênio
	Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtida diretamente da atmosfera, uma vez que a principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO3-).
	No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos diferentes e importantes:
fixação do N atmosférico em nitratos;
amonificação;
nitrificação;
desnitrificação.
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Ciclo do Nitrogênio
	Quando o nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar, passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários, secundários, etc ... Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio produzindo gás amônia (NH3) e sais de amônio (NH4+), completando a fase de amonificação do ciclo.
	 NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2-) e, posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO3-) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes.
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Ciclo do Nitrogênio
	FUNDAMENTOS 
Nitrosação: conversão de íons amônio (ou amônia) em nitritos. 
 Nitratação: conversão de nitritos em nitratos.
 Nitrificação: conversão de íons amônio em nitratos.
 Bactérias nitrificantes: compreendem as bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter). No solo existem muitas bactérias (Pseudomonas, por exemplo) que, em condições anaeróbicas, utilizam nitratos em vez de oxigênio no processo respiratório. Ocorre, então, a conversão de nitrato em N2, que retorna à atmosfera, fechando o ciclo. À transformação dos nitratos em N2 dá-se o nome de desnitrificação, e as bactérias que realizam essa transformação são chamadas de desnitrificantes. 		
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Ciclo do Nitrogênio
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Ciclo do Nitrogênio
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Ciclo Biogeoquímicos
 Este é um dos ciclos mais complexos;
 Indispensável para a vida (proteínas, amino, ácidos , etc...);
 Maior parte presente em rochas e sedimentos;
 Atmosfera esta presente em aproximadamente 78% .
- Nitrato é um dos íons mais móveis no solo e é pouco imobilizado.
 Nitrato em excesso pode sofrer lixiviação até cursos de água – isso causa uma acumulação descontrolada de nutrientes e crescimento exagerado de plantas aquáticas.
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Ciclo Biogeoquímicos
 Grande importância para os seres vivos ( presente em toda matéria biológica).
 Carbono puro encontrado em materiais inorgânicoscomo grafite e diamante.
 Na atmosfera carbono se encontra na forma de gás carbônico e metano. 
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Ciclo Do Carbono
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Ciclo Do Carbono
 Por meio da fotossíntese e da respiração, o carbono passa de sua fase inorgânica à fase orgânica e volta para a fase inorgânica, completando seu ciclo. Fotossíntese e respiração são processos de reciclagem do carbono e do oxigênio em várias formas químicas em todos os ecossistemas.
 A partir da Revolução Industrial, o homem passou a fazer uso intenso da energia armazenada, e no processo de queima (respiração) passou a devolver o CO2 à atmosfera a uma taxa superior à capacidade assimiladora das plantas (fotossíntese) e dos oceanos (pela reação de difusão). Esse desequilíbrio do ciclo natural pode ter implicações na alteração do efeito estufa.
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Ciclo Do Carbono
 	Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando CO2, que retorna à atmosfera, reintegrando-se a seu reservatório natural.
 	Detritos orgânicos ainda podem originar os combustíveis fósseis que, através da combustão, eliminarão CO2 de volta para a atmosfera. 
 Obs.: 
Fotossíntese: CO2 + H2O = > C6H12O6 + H20 + O2 
 Respiração: C6H12O6 + O2 = > CO2 + H2O + energia 
 Combustão: combustível + energia + O2 = > CO2 + ...(detritos) 
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Ciclo Do Carbono
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Ciclo Do Carbono
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Ciclo do Oxigênio
	O oxigênio molecular (O2), indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. 
	O oxigênio teria desaparecido da atmosfera, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo. 
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Ciclo do Oxigênio
O oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das seguintes vias: 
 atividade respiratória de plantas e animais; 
 combustão; 
 degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3); 
 combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos. 
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Ciclo do Oxigênio
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Referências Bibliográficas
ATKINS, P. e Jones L. “Princípios de Química” 1a Edição, Editora Bookman, Porto Alegre, p. 764, 2001.
EHLERS, E., 1996, Agricultura sustentável: origens e perspectivas de um novo paradigma, Livros da Terra Editora, São Paulo, 178pp.
FELTRE, R. Fundamentos da Química. 2ª Ed. 646p. Editora Moderna. 1996.
MARCATTO, C., Agricultura Sustentável: Conceitos e Princípios. Apud: http://www.redeambiente.org.br.
Parâmetros Curriculares Nacionais: Meio Ambiente, saúde / Secretaria de Educação Fundamental. - Brasília: MEC/SEF, 1997.
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