ciclo água, carbono e enxofre

Prévia do material em texto

Ciclos Biogeoquímicos 
Introdução 
 O que é biogeoquímica? Ciência que estuda processos químicos que ocorrem nos ecossistemas 
 Os ciclos representam elementos químicos entre os seres vivos e a atmosfera, litosfera e hidrosfera do planeta 
 Os elementos químicos são retirados do ambiente, usados pelos seres vivos e devolvidos a natureza 
 
 Classificação  conforme natureza do seu reservatório abiótico 
*reservatório  compartimento do ciclo onde o nutriente se encontra em grande quantidade e permanece por um 
longo período 
 Ciclo gasoso  atmosfera como reservatório (nitrogênio e oxigênio) 
 Sedimentar  crosta terrestre como reservatório (fósforo e água) 
Ciclo da água 
 Processo de transformação da água na natureza  de um estado para outro 
 Força motriz (que produz movimento)  energia solar  provoca evaporação 
 
 
 
Evaporação  condensação  precipitação  transpiração  infiltração 
 Evaporação  líquido para gasoso 
 Sublimação  sólido para vapor 
 Condensação  vapor para líquido 
 
 Ciclo curto  Apenas agua Mudança de estado físico 
 Ciclo longo  Envolvimento de seres vivos 
 
A. Armazenamento da água nos oceanos (maior reservatório de água no planeta); 
B. Evaporação (mudança da água do estado líquido para o gasoso); 
C. Evapotranspiração (perda de água pelo solo e pelas plantas); 
D. Sublimação (passagem do gelo e da neve para o estado de vapor sem antes passarem pelo estado 
líquido); 
E. Água na atmosfera; 
F. Condensação (passagem da água do estado de vapor para o líquido); 
G. Precipitação (chuva); 
H. Armazenamento da água nas formas de gelo e neve; 
I. Corrente de neve derretida para rios; 
J. Corrente superficial (água na superfície do solo que vai para os rios); 
K. Corrente dos rios (água que flui para rios, córregos ou riachos); 
L. Armazenamento de água doce existente sobre a superfície da terra; 
M. Infiltração; 
N. Armazenamento no lençol freático; 
O. Descarga do lençol freático (movimento da água para fora do solo); 
P. Fontes (local onde a água subterrânea é descarregada para a superfície do solo). 
 
 Etapas 
1. Evaporação  água absorve energia térmica do sol e transforma em vapor (movimento da água da 
hidrosfera para atmosfera) 
Principal fonte de evaporação: rios, lagos, mares 
A medida que água evapora  reduz temperatura dos corpos d’água 
2. Condensação  a medida que a água sobe ela se transforma em partículas muito pequenas de 
gotículas de gelo/água devido à baixa temperatura 
As partículas se aproximam e formam nuvens e neblinas no céu 
3. Sublimação  partículas de gelo/água se converte em vapor de água 
Esse fenômeno acelera quando a temperatura está baixa ou a pressão é alta 
Principais fontes de água da sublimação: mantos de gelo do pólo norte e do pólo sul e as calotas polares 
das montanhas. 
Processo mais lento do que evaporação 
4. Precipitação  nuvens (vapores de água condensados) caem como precipitação devido ao vento ou 
mudança de temperatura 
Gotas de água se combinam para formar gotas maiores e ar não consegue reter mais água = precipitação 
Garoa, granizo, chuva, neve 
5. Transpiração  água precipitada é absorvida pelo solo e pelas plantas em que é transformada em 
vapor (usado na fotossíntese, estômatos) 
Agua entra na biosfera e sai em fase gasosa 
6. Escoamento  processo em que a água (neve) corre sobre a superfície da terra. 
Conforme a água corre pelo solo, ela desloca a superfície do solo com ela e move os minerais junto com o 
riacho. Esse escoamento se combina para formar canais, rios e termina em lagos, mares e oceanos. 
Água entra na hidrosfera. 
7. Infiltração  água que não escoa nos rios ou não é absorvida pela planta  água que se move 
profundamente pelo solo 
Água escoa para baixo e aumenta o nível do lençol freático. 
É chamada de água pura e é potável 
Ciclo do carbono 
 Forma orgânica  seres vivos; 18,5% 
 Forma inorgânica  rochas (carvão mineral e diamante, etc.) 
 Dióxido de carbono (CO2) da atmosfera é absorvido por organismos autótrofos para 
produzir moléculas orgânicas e no final os átomos de carbono são liberados como 
CO2 na respiração 
 Processos geológicos lentos (formação de rochas e combustíveis fosseis) contribuem 
para o ciclo do carbono em longas escalas de tempo 
 Queima de combustível fóssil e desmatamento  aumentam concentração de CO2 
atmosférico  afeta clima da Terra e oceanos 
 CO2  forma mais abundante  molécula chave no ciclo 
 
 Ciclo biológico  envolve organismos autótrofos e heterótrofos 
 Os organismos autótrofos fotossintetizantes, por meio do processo de fotossíntese, assimilam o carbono presente 
na atmosfera, bem como os compostos, principalmente carbonatos, dissolvidos na água, transformando-o em 
matéria orgânica, que é adquirida pelos demais organismos pela cadeia alimentar. 
 
 Os organismos herbívoros assimilam essa matéria orgânica ingerindo os vegetais. Já os animais carnívoros obtêm-
na por meio da digestão dos animais herbívoros. Além dos organismos fotossintetizantes, os organismos 
quimiossintetizantes (que realizam a quimiossíntese) também utilizam o carbono para a produção de compostos 
orgânicos. Os principais compostos orgânicos produzidos são os carboidratos. 
 Após ser assimilado pelos seres vivos, o carbono retorna ao ambiente de diversas formas. Ele é liberado para a 
atmosfera por meio da respiração, na forma de CO2 ,um dos produtos finais desse processo. O processo de 
decomposição também tem como um de seus produtos o CO2 
 
 Ciclo geológico  mais demorado, leva milhões de anos para ser completado 
 Movimentação milenar do carbono, presente nas rochas, minerais águas, atmosfera e sedimentos marinhos. 
 
 Dióxido de carbono (CO2) é trocado entre a atmosfera e a hidrosfera pelo processo de difusão até que se 
estabeleça o equilíbrio entre a quantidade de CO2 que se encontra na atmosfera acima da água e na água. Além 
disso, o CO2 pode dissolver-se na água da chuva, produzindo H2CO3, uma solução ácida que facilita a erosão das 
rochas silicatadas, liberando os íons Ca2+ e HCO3-. 
 Nos oceanos, esses íons são assimilados por organismos que os utilizarão para a construção de suas conchas 
carbonatadas. Após a morte desses organismos, suas conchas acumulam-se como sedimentos ricos em 
carbonatos, que podem migrar para uma região onde a pressão e as altas temperaturas fundem parcialmente os 
carbonatos. A formação de magma libera CO2 novamente para a atmosfera por meio dos vulcões. 
 
 
Dois ciclos do carbono (biológico e geológico) 
 Ciclo biológico (oceano) 
Quando carbono passa da atmosfera para agua  fitoplâncton (base da teia trófica) realiza fotossíntese  respiração 
e realização excreção das moléculas  carbono liberado vai se acumulando para ser utilizado por bactérias, 
zooplancton 
Carbono transformado em carbonato de cálcio  fornece subsídios para a produção das conchas dos organismos 
marítimos, meio da sedimentação das conchas, que o carbonato de cálcio origina o calcário 
Quando os organismos com conchas de carbonato de cálcio morrem, seu corpo se decompõe, deixando para trás suas 
conchas duras. Estes se acumulam no fundo do mar e são eventualmente quebrados pelas ondas e compactados sob 
enorme pressão, formando calcário  Quando essas rochas calcárias são expostas ao ar, elas sofrem desgaste e o 
carbono é liberado de volta para a atmosfera como dióxido de carbono. 
 
 Impacto humano 
 Aumento de CO2 antropogênico  prejudica sistema carbonato no oceano  tornando ácido 
 Demanda de combustível fóssil 
 Retirada de combustíveis fósseis da litosfera  aumento dos níveis de carbono na atmosfera  dificultando 
renovação natural 
 Inversão no ciclo  reduzimos a absorção do CO2 na mesma proporção em que aumentamos a sua emissão (do 
petróleo, carvão, gás natural e queimadas para a produção de energia) 
 Alteração do pH da água  mais ácido 
 Altos níveis degás carbônico na atmosfera elevam a temperatura da Terra, agravando o efeito estufa e causando 
o aquecimento global  Quando há uma grande quantidade de carbono liberada na atmosfera, o nível de gases 
de efeito estufa aumenta e, portanto, aprisiona mais calor na Terra. 
 Alteração na disponibilidade de recursos hídricos; 
 Perda de biodiversidade; 
 
 
 Quais são as 4 etapas do ciclo do carbono? 
1. O carbono entra na atmosfera como CO2 
2. O CO2 é absorvido por autótrofos, como plantas verdes 
3. Animais consomem plantas, incorporando carbono em seu sistema 
4. Animais e plantas morrem, seus corpos se decompõem e o carbono é reabsorvido de volta à atmosfera. 
 Etapas do ciclo de carbono 
1. O carbono presente na atmosfera é absorvido pelas plantas para a fotossíntese. 
2. Essas plantas são então consumidas por animais e o carbono é bioacumulado em seus corpos. 
3. Esses animais e plantas eventualmente morrem e, ao se decomporem, o carbono é liberado de volta à atmosfera. 
4. Parte do carbono que não é liberado de volta para a atmosfera acaba se transformando em combustíveis fósseis. 
5. Esses combustíveis fósseis são então usados para atividades criadas pelo homem, que bombeiam mais carbono 
de volta para a atmosfera. 
 
 
Ciclo do enxofre 
 Macronutriente essencial  participa no processo de síntese de proteínas 
 Grande reservatório na crosta terres e menor na atmosfera 
 Tem diversas formas no ambiente 
 Sulfato (SO4-) é forma mais oxidada e mais abundante 
 Poluição industrial aumenta concentração de óxido de enxofre na atmosfera  chuva ácida 
 Aumento de enxofre e partículas como ácidos nítricos e clorídricos vem da queima de compostos industriais e 
descarte inadequado 
 Chuva ácida tem pH inferior a 4 
 O enxofre é liberado pelo desgaste das rochas. 
 O enxofre entra em contato com o ar e é convertido em sulfatos. 
 Os sulfatos são absorvidos por plantas e micróbios e são convertidos em formas orgânicas. 
 A forma orgânica do enxofre é então consumida pelos animais por meio de seus alimentos e, assim, o enxofre se 
move na cadeia alimentar. 
 Quando os animais morrem, parte do enxofre é liberado por decomposição, enquanto parte entra nos tecidos 
dos micróbios. 
 Existem várias fontes naturais, como erupções vulcânicas, evaporação de água e decomposição de matéria 
orgânica em pântanos, que liberam enxofre diretamente na atmosfera. Esse enxofre cai na terra com as chuvas. 
 
 
 Enxofre é uma substância amarela encontrada no solo, que queima com facilidade. 
 Usado na produção de ácido sulfúrico, uma substância muito utilizada para fertilizantes, corantes e explosivos 
(pólvora, palitos de fósforo, etc). 
 Encontrado nas rochas sedimentares, (formadas por depósitos que se acumularam pela ação da natureza) nas 
rochas vulcânicas, no carvão , no gás natural etc. 
 placas afastadas  formação fossa submarinas 
 Etapas 
1. Mineralização de enxofre orgânico em formas inorgânicas, como sulfeto de hidrogênio (H 2 S), enxofre 
elementar, bem como minerais de sulfeto 
2. Oxidação de sulfeto de hidrogênio, sulfeto e enxofre elementar (S) em sulfato (SO 4 2− ). 
3. Redução de sulfato a sulfeto. 
4. Incorporação de sulfeto em compostos orgânicos (incluindo derivados contendo metais) 
 
 Chuva ácida 
A. O aumento de concentração de ácido sulfúrico na atmosfera aumenta concentração de enxofre nas chuvas, 
diminuindo o pH e deixando a chuva mais ácida. 
B. A presença de enxofre nas gotículas de água é comum, uma vez que o elemento se encontra dissolvido na 
atmosfera. 
https://en.wikipedia.org/wiki/Organosulfur_compounds
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_sulfide
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfide_minerals
https://en.wikipedia.org/wiki/Oxidation
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfide
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfate
C. Aumento de enxofre  parte pela queima de compostos industriais e o seu posterior descarte inadequado. 
Vulcões também liberam enxofre na atmosfera, mas em quantidade inferior às industriais. 
 
 Consequências 
A. Acidez causa diversas doenças em vegetais 
B. Diversas patologias em animais, pois a acidez da água pode corroer metais presentes nos encanamentos e levar 
esses metais dissolvidos para o interior do organismo. 
C. Peixes e animais aquáticos são os principais animais afetados pelas chuvas ácidas, uma vez que a diminuição do 
pH do meio em que vivem pode acarretar a morte de todo um ecossistema. 
D. Diversos monumentos arquitetônicos (estatuas de pedra, pontes de ferro) 
https://microbenotes.com/sulfur-cycle/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://microbenotes.com/sulfur-cycle/