Ciclo Biogeoquímico da Água

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Disciplina: Engenharia Sustentável
Aula 7: Ciclo biogeoquímico da água
Introdução
O processo de reaproveitamento dos elementos químicos na natureza ocorre de
diversas formas, por exemplo, quando eles passam por transformações físicas, como
a água. Além disso, quando os seres vivos morrem e são degradados pela ação de
fungos e bactérias, as moléculas complexas são transformadas em moléculas mais
simples, que retornam ao ambiente, podendo ser incorporadas por outros seres
vivos. A matéria também circula entre os seres vivos quando um organismo se
alimenta do outro, ou seja, na passagem de um nível trófico para outro na cadeia
alimentar.
Nesta aula, apresentaremos o ciclo da água e observaremos que ele é de extrema
importância para a manutenção da vida no planeta Terra. Afinal, é por meio desse
ciclo hidrológico que ocorrem a variação climática, a criação de condições para o
desenvolvimento de plantas e animais e o funcionamento de rios, oceanos e lagos.
Objetivos
Compreender o conceito e a importância dos ciclos biogeoquímicos;
Conhecer as características do ciclo biogeoquímico da água;
Analisar os efeitos das atividades humanas no ciclo da água.
Os ciclos biogeoquímicos
Ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de determinado(s) elemento(s)
químico(s) através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.
Outra definição que complementa a anterior é a de que o ciclo
biogeoquímico (Figura 1) é o percurso realizado, no ambiente, por
determinado elemento químico essencial à vida. Dessa forma, esses ciclos
promovem a circulação de tais elementos na biosfera em caminhos
característicos.
 Figura 1: Os meios pelos quais os elementos
são reciclados nos ciclos biogeoquímicos. Fonte:
Bibocaambiental
<https://bibocaambiental.blogspot.com/2011/11/ciclos-
biogeoquimicos.html>
Os ciclos biogeoquímicos são processos naturais que, por diversos meios,
reciclam vários elementos em diferentes formas químicas do meio ambiente
para os organismos e, depois, fazem o processo contrário, ou seja, trazem
esses elementos dos organismos para o meio ambiente. Dessa forma, a água,
o carbono, o oxigênio, o nitrogênio, o fósforo, o cálcio, entre outros,
percorrem esses ciclos, unindo todos os componentes vivos e não vivos na
Terra.
Os ciclos biogeoquímicos se classificam em três grupos básicos:
1) Gasosos
São reservatórios situados na atmosfera ou hidrosfera. São ciclos rápidos e
fechados, nos quais quase não ocorre perda de elementos nutrientes
Oxigênio O reservatório é a atmosfera. 
Carbono 
Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico,
embora também 
esteja presente na atmosfera. 
Nitrogênio O reservatório é a atmosfera. 
2) Sedimentares
São reservatórios localizados na crosta terrestre. Exemplo: fósforo, cálcio e
enxofre. São ciclos lentos – devido ao seu acesso limitado aos seres vivos.
Água Os depósitos são o mar, os rios, os lagos e as rochas sedimentares. 
Fósforo Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras geológicas. 
EnxofreO maior reservatório são as rochas e os sedimentos. 
3) Mistos
Possuem ambos os compartimentos. Exemplo: água, carbono e enxofre.
A importância da água
A água tem fundamental importância para a manutenção da vida no planeta;
portanto, falar da relevância dos conhecimentos sobre a água, em suas
diversas dimensões, é falar da sobrevivência da espécie humana, da
conservação e do equilíbrio da biodiversidade e das relações de dependência
entre seres vivos e ambientes naturais. Na sociedade atual, a água passou a
ser vista como um recurso hídrico, e não mais como um bem natural,
disponível e essencial à existência humana e às demais espécies. Seu uso
tornou-se indiscriminado e sem uma análise das consequências ambientais e
sociais em relação à sua qualidade e quantidade (BACCI; PATACA, 2008).
O ciclo hidrológico promove a troca contínua de água entre a atmosfera, o
solo, as águas superficiais, as águas subterrâneas e os seres vivos, tendo ele
influência direta nas condições climáticas do planeta.
A água é essencial para que haja vida. Ela é o componente em maior
quantidade na constituição da maioria dos seres vivos. Em nosso corpo, ela
corresponde a um número entre 60 e 65% do peso corporal; mais da metade
do conteúdo do nosso corpo é água, o que torna esse recurso essencial à
nossa existência. Sua distribuição é ampla no planeta (Figura 2), ocorrendo
desde a atmosfera, passando pela superfície terrestre até as camadas mais
internas da crosta. A água pode ser encontrada em todas as formas físicas,
que são relacionadas às várias etapas do seu ciclo.
Localização
Volume(km³
água)
Porcentagem em
relação ao total
Tempo de residência
médio estimado
Oceanos 1.230.000.00 97,2% Milhares de anos
Geleiras e
calotas polares
28.600.000 2,15%
Dezenas de Milhares
(anos)
Água
subterrânea
4.000.000 0,31%
Centenas/milhares de
anos
Lagos (água
doce)
123.000 0,009% Dezenas de anos
Atmosfera 12.700 0,001% 9 dias
Rios e cursos 1.200 0,0001% 2 semanas
Figura 2: Reservatórios globais. Fonte: Botkin e Keller (2005).
A quantidade de água existente no planeta foi calculada pelo hidrogeólogo
russo Igor Shiklomanov (SHIKLOMANOV, 1998, citado por TUNDISI, 2003),
para um estudo da ONU, como sendo 1,4 bilhão de km3. Essa quantidade não
sofre grandes alterações desde o surgimento da vida por aqui, já que a água
está sempre se renovando em seu ciclo, chamado de ciclo hidrológico, ou ciclo
da água.
A cada ano, segundo cálculos feitos por Shiklomanov (1998, citado por
TUNDISI, 2003), o volume de água evaporado dos oceanos chega a 505 mil
km3, o equivalente a uma redução do nível do mar de 1,4m, se toda a
evaporação acontecesse em um único dia. Desse gigantesco volume, cerca de
458 mil km3, o equivalente a 95% do total, retornam aos oceanos na forma
de chuva, enquanto cerca de 60 mil km3 são transportados em direção aos
continentes.
O Ciclo biogeoquímico da água
O ciclo da água (Figura 3) não tem um ponto inicial, mas um bom lugar para
começar são os oceanos. O sol, que aciona o ciclo hidrológico, aquece a água,
que evapora para o ar. As correntes de ar que se elevam na atmosfera levam
o vapor para cima na atmosfera junto com a água da evapotranspiração (a
água que transpirou das plantas e a que evaporou da terra). O vapor sobe no
ar, onde temperaturas mais baixas fazem com que ele se condense em
nuvens.
As correntes de ar movem as nuvens ao redor do globo, e as partículas de
água colidem e caem do céu como precipitação ou chuva. Alguma precipitação
cai como neve e pode se acumular como camadas de gelo e geleiras. A neve
nos climas mais quentes frequentemente se derrete quando chega a
primavera, e a água derretida escorre sobre a terra como uma corrente de
neve derretida. Parte da neve e do gelo se sublima diretamente em vapor,
pulando a fase de fusão completamente. A maior parte da precipitação cai de
volta nos oceanos e na terra, onde, devido à gravidade, a precipitação flui
sobre o terreno como corrente de superfície.
 Fonte: https://goo.gl/CPQaiJ
<https://goo.gl/CPQaiJ>
Parte da corrente entra nos rios, com o fluxo dos rios correndo para o mar. A
corrente de superfície e a água do lençol vazando da terra se acumulam como
água doce em lagos e rios. Entretanto, nem toda a corrente flui para os rios.
Muito dela se infiltra nas profundezas do solo e reenche os aquíferos (rocha
saturada da subsuperfície), que armazenam enormes quantidades de água
doce por longos períodos.
Alguma infiltração permanece próxima à superfície da terra e pode vazar de
volta em corpos de água da superfície (e do oceano) como descarga da água
do lençol subterrâneo, e a água do lençol acha aberturas e emerge como
fontes de água doce. No tempo, então, essa água continua a movimentar-se,
e parte dela reentra nos oceanos, onde o ciclo da água "termina" e...
recomeça.
Figura 3: Ciclo da Água. Fonte:
https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html
<https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html>
. Acesso em 04 jun 2018.
A água pode se transferir de alguns modos, a saber:
1
Evaporação
Por meio dos corpos de água para a atmosfera.
2
Evapotranspiração
Por meio dos seres vivos para a atmosfera.
3
Precipitação
Por meio da atmosfera para os corpos de água e o solo.
4
Escoamento
Por meio da superfície do solo para os corpos de água.
5
Infiltração
Por meio da superfície do solo para as camadas mais profundas do solo.
A evaporação dos oceanos é a primeira forma do movimento da água na
atmosfera. A grande área dos oceanos (acima de 70% da superfície da Terra é
coberta pelos oceanos) é responsável pela evaporação em grande escala. Em
uma escala global, a quantidade de água evaporada é aproximadamente a
mesma da água que retorna à Terra como precipitação. Entretanto, isso varia
geograficamente. A evaporação é mais comum sobre os oceanos do que a
precipitação, enquanto que sobre a terra a precipitação excede a evaporação.
A maior parte da água que evapora dos oceanos cai de volta nos oceanos
como precipitação. Somente cerca de 10% da água evaporada dos oceanos é
transportada por sobre a terra e cai como precipitação. Uma vez evaporada,
uma molécula de água fica cerca de 10 dias no ar.
Conforme é possível verificar na Figura 4, a água apresenta dois ciclos:
• Ciclo curto ou pequeno: é aquele que ocorre pela lenta evaporação da água
dos mares, rios e lagos, formando nuvens. Estas se condensam, voltando à
superfície na forma de chuva ou neve. No pequeno ciclo da água não há a
participação dos seres vivos; a água dos oceanos, rios, lagos, riachos, geleira
e mesmo a água permeada no solo evapora, passando para a sua forma
gasosa. Essa água que retornou à atmosfera, em estado gasoso, forma as
nuvens, no processo de condensação. A geada e o orvalho também são
formados nesse processo. Quando o vapor-d’água condensado atinge o ponto
de saturação, a precipitação ocorre na forma de chuva, neve ou granizo. Ao
atingir a superfície, parte da precipitação infiltra-se no subsolo e alimenta o
lençol freático; a outra parte retorna aos reservatórios de água – oceanos,
mares, rios, lagos etc., reiniciando o ciclo;
• Ciclo longo: É aquele em que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes
de voltar ao ambiente. A água é retirada do solo pelas raízes das plantas,
sendo utilizada para a fotossíntese ou passada a outros animais pela cadeia
alimentar. A água volta à atmosfera pela respiração, transpiração, fezes e
urina. O grande ciclo da água considera, além da evaporação dos
reservatórios, a evaporação da água contida nos animais e nas plantas. A
transpiração das plantas e dos animais também transfere a água para a
atmosfera; por esse motivo, costuma-se chamar essa transferência de
evapotranspiração.
 Figura 4: Os ciclos longo e curto da água.
Fonte:
http://educacao.globo.com/biologia/assunto/ecologia/ciclos-
biogeoquimicos.html
<http://educacao.globo.com/biologia/assunto/ecologia/ciclos-
biogeoquimicos.html> . Acesso em 04 jun 2018.
As plantas perdem água continuamente, sobretudo durante o dia, quando os
estômatos (as estruturas localizadas nas folhas) ficam abertos. Esse
mecanismo é essencial para que a água absorvida pelas raízes consiga chegar
às folhas. Nos animais, a água chega pela ingestão e alimentação, e sua
eliminação ocorre pela eliminação da urina, das fezes e do suor (pela
transpiração). Entretanto, parte da água dos seres vivos fica incorporado nos
tecidos até a sua morte, quando é devolvida ao ambiente no seu processo de
degradação (ROSA et al., 2008).
O U.S. Geological Survey (USGS, 2018) identificou 16 partes do ciclo da água,
a saber:
Armazenamento da água nos oceanos;
Evaporação;
Evapotranspiração;
Sublimação;
Água na atmosfera;
Condensação;
Precipitação;
Armazenamento da água como gelo e neve;
Corrente de neve derretida para rios;
Corrente superficial;
Correntes dos rios;
Armazenamento de água doce;
Infiltração;
Armazenamento do lençol freático;
Descarga do lençol freático;
Fontes.
Muito mais água está “em armazenamento” nos oceanos por longos períodos
do que se está movimentando pelo ciclo da água. Estima-se que cerca de
1.338.000.000 km3 do total do suprimento de água do mundo de
1.386.000.000 km3 de água esteja estocada nos oceanos. Isso equivale a
aproximadamente 96,5% da água evaporada que vai para o ciclo da água.
A evaporação (Figura 5) é o processo pelo qual a água de transforma de um
líquido em um gás ou vapor. A evaporação é a forma primária pela qual a
água muda de líquida de volta para o ciclo da água como vapor de água na
atmosfera. Estudos têm mostrado que os oceanos, mares, lagos e rios
fornecem aproximadamente 90% da umidade de nossa atmosfera via
evaporação, com os remanescentes 10% vindos da transpiração das plantas
(USGS, 2018).
Calor (energia) é necessário para que a evaporação ocorra. A energia é usada
para quebrar os laços que seguram as moléculas de água juntas, e essa é a
razão de a água evaporar facilmente no ponto de ebulição (100°C), mas
evaporar muito mais lentamente no ponto de congelamento. Quando a
umidade relativa do ar for de 100% (que é o estado de saturação), a
evaporação não pode continuar a ocorrer. O processo de evaporação remove o
calor do meio ambiente, razão pela qual a água que evapora de sua pele
resfria você (USGS, 2018).
A potabilidade e a renovação da água são garantidas no ciclo hidrológico. No
entanto, esse processo é prejudicado pela ação do homem, que interfere na
dinâmica do ciclo, fazendo com que um recurso renovável se torne escasso.
Entre as atividades humanas que mais prejudicam o ciclo da água, estão o
desmatamento, a poluição dos espelhos-d’água, a canalização e a alteração
da rede de drenagem, a impermeabilização do solo, as construções irregulares
em áreas alagáveis e a urbanização (ROSA et al., 2008).
 Figura 5: Processos da parte terrestre do ciclo
hidrológico. Fonte: Santos (2013).
Atividades
1. A alteração das características das águas por quaisquer ações ou
interferências, sejam elas naturais ou provocadas pelo homem, é
conhecida como
 a) Metamorfismo.
 b) Poluição.
 c) Erosão.
 d) Radioatividade.
 e) Contaminação.
2. Assinale a alternativa que preencha corretamente as lacunas do
enunciado a seguir, na ordem em que aparecem.
“A urbanização promove alterações no ciclo hidrológico por reduzir a
infiltração no solo. O volume de água que deixa de infiltrar permanece na
superfície, _____________ o escoamento superficial. As vazões máximas
______________. Com a redução da infiltração, ____________ o nível
do lençol freático.”
 a) aumentando – aumentam – diminui.
 b) aumentando – aumentam – aumenta.
 c) diminuindo – diminuem – diminui.
 d) diminuindo – aumentam – diminui.
 e) aumentando – diminuem – aumenta.
3. No ciclo da água, usado para produzir eletricidade, a água de lagos e
oceanos, irradiada pelo sol, evapora-se, dando origem a nuvens e se
precipitando como chuva. É então represada, corre de alto a baixo e
move turbinas de uma usina, acionando geradores. A eletricidade
produzida é transmitida por cabos e fios, sendo utilizada em motores e
outros aparelhos elétricos. Assim, para que o ciclo seja aproveitado na
geração de energia elétrica, constrói-se uma barragem a fim de represar
a água. Entre os possíveis impactos ambientais causados por essa
construção, devem ser destacados:
 a) Aumento do nível dos oceanos e chuva ácida.
 b) Chuva ácida e efeito estufa.
 c) Alagamentos e intensificação do efeito estufa.
 d) Alagamentos e desequilíbrio da fauna e da flora.
 e) Alteração do curso natural dos rios e poluição atmosférica.
Referências
BACCI, D.C; PATACA, E.M. Educação para a Água. Estudos Avançados. v. 22, n. 63,
pp. 211-226, 2008.Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?
script=sci_arttext&pid=S0103-40142008000200014&lng=en&nrm=iso
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-
40142008000200014&lng=en&nrm=iso> . Acesso em 03 jun2018.
BOTKIN, D.B.; Keller, E.A. Environmental science: Earth as a living planet.
Hoboken, NJ: Wiley, 2005.
GARCEZ, L.; GARCEZ, C. Água. São Paulo: Callis, 2012.
NEVES, R. Ciclos biogeoquímicos. Disponível em:
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PIVETTA, M. Ilha de Calor na Amazônia. Pesquisa Fapesp, v. 200, out. 2012.
Disponível em http://revistapesquisa.fapesp.br/2012/10/11/ilha-de-calor-
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REICHARDT, K.; TIMM, L.C. Água e sustentabilidade no sistema solo-planta-
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ROSA, R.S.; MESSIAS, R.A.; AMBROZINI, B. Importância da compreensão dos
ciclos biogeoquímicos para o desenvolvimento sustentável. Disponível em:
http://www.iqsc.usp.br/iqsc/servidores/docentes/pessoal/mrezende/arqu
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<http://www.iqsc.usp.br/iqsc/servidores/docentes/pessoal/mrezende/arq
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SANTOS, M. Hidrologia: escoamento superficial. 2013. Disponível em:
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SOARES, S.A. Gestão de recursos hídricos. Curitiba: Intersaberes, 2015.
TUNDISI, J.G. Água no século XXI: enfrentando a escassez. São Carlos, SP: RiMa,
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TUNDISI, J.G; TUNDISI, T.M. Recursos hídricos no séc. XXI. São Paulo: Oficina de
Textos, 2011.
USGS. O ciclo da água. Disponível em:
https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html
<https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html> . Acesso em 04
jun 2018.
Próximos Passos
Exemplificar os ciclos biogeoquímicos (ciclo biogeoquímico do carbono e do
nitrogênio);
Ressaltar a importância desses ciclos para o meio ambiente;
Analisar como esses ciclos possibilitam que os elementos interajam com o meio
ambiente e com os seres vivos, ou seja, garantem que o elemento flua pela
atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera.
Explore mais
Assista aos vídeos:
“Ecologia - Aula 08 - Ciclos Biogeoquímicos
<https://www.youtube.com/watch?v=kxw-qm6hn6o&t=69s> ”.
“Estudos da Atmosfera, Geosfera e Hidrosfera - Aula 21 - Água
Subterrânea como Recurso <https://www.youtube.com/watch?
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“Ciência Sem Limites | Química Ambiental e Ambientes Aquáticos
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“Diálogos | Águas Subterrâneas e o Aquífero Guarani
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