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Guias e Dicas
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Importância da compreensão dos ciclos biogeoquímicos para o desenvolvimento sustentável, Notas de estudo de Biologia

Monografia

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 07/10/2009

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aline-moraes-2 🇧🇷

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Baixe Importância da compreensão dos ciclos biogeoquímicos para o desenvolvimento sustentável e outras Notas de estudo em PDF para Biologia, somente na Docsity! UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE QUÍMICA DE SÃO CARLOS IMPORTÂNCIA DA COMPREENSÃO DOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Rogério da Silva Rosa Rossine Amorim Messias Beatriz Ambrozini Coordenação: Profa. Dra. Maria Olímpia de O. Rezende São Carlos 2003 Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável SUMÁRIO Apresentação 1. Ecologia 1.1. Fatores Históricos 2. Ecossistema 2.1. Introdução 2.2. Biosfera vs. Fotossintese 2.3. Os Componentes do Ecossistema 2.4. A Pirâmide de Energia 2.4.1. Fluxo de Energia 24.2. Fluxo de Matéria 3. Os Ciclos Biogeoquímicos 3.1. Introdução 3.1.1. O Ciclo da Água 3.1.2. O Ciclo das Rochas 3.1.3. O Ciclo do Carbono 3.1.4. O Ciclo do Cálcio 3.1.5. O Ciclo do Fósforo 3.1.5.1. O Fenômeno da Eutrofização 3.1.6. O Ciclo do Nitrogênio 3.1.6.1. A Rotação de Culturas 3.1.7. O Ciclo do Enxofre 4. Fatores de Desequilíbrio Ambiental 4.1. Introdução 4.2. Concentração de Poluentes nos Níveis Tróficos 5. Metais Pesados 5.1. Efeitos Tóxicos Causados pelo Mercúrio 5.2. Uso do Mercúrio no Brasil 5.2.1. Histórico 5.2.2. Mercúrio como Contaminante Ambiental 5.2.3. A Contaminação por Garimpos de Ouro 5.2.4. O Acidente na Baía de Minamata on wa a 12 13 16 17 17 19 21 22 24 24 25 27 27 28 28 29 30 33 Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 1 1. Ecologia 1.1. Fatores Históricos O termo ecologia foi utilizado pela primeira vez em meados de 1870 pelo biólogo alemão Emst Haeckel, discípulo de Charles Darwin, para designar a ciência das relações dos organismos com o meio ambiente. A palavra ecologia deriva de duas palavras de origem grega: olkos, que significa casa, ou em um sentido mais amplo, ambiente, e logos, que quer dizer ciência ou estudo. Dessa forma, ecologia significa ciência do ambiente, ou, em uma definição mais completa, pode ser entendida como a ciência que estuda as relações entre os seres vivos e o ambiente onde vivem. Atualmente, a designação que tem sido mais utilizada, define a ecologia como sendo a ciência que estuda os ecossistemas. Nos dias atuais, a ecologia passou a ser um dos temas de maior destaque nos meios de divulgação. Isso se deve em grande parte aos desastres ecológicos que se sucedem não apenas em nosso país mas também em vários outros, de tal maneira, que a ecologia passou a adquirir grande importância prática. O Homem é o ser vivo que mais agride o ambiente em que vive, sendo que até certo tempo atrás ele acreditava que poderia interferir no meio ambiente da maneira que lhe fosse mais conveniente. Aos poucos, porém, ele foi percebendo que o descarte inadequado dos subprodutos de suas indústrias, o uso indiscriminado de agrotóxicos, e o descuido com rios, lagos e fontes não só acabava com a vida existente nesses meios, mas também trazia enormes transtomos a ele próprio, pois uma vez que o Homem alterava o meio onde vivia, a natureza lhe respondia cada vez mais de uma maneira mais ríspida e rápida. Hoje em dia se faz necessário conhecer as noções básicas da ecologia, ou seja, aprender como os seres interagem com o ambiente e verificar o papel deles no equilíbrio ecológico. Sem sombra de dúvida, o Homem já fez progressos consideráveis na tentativa de recuperar os ecossistemas que foram destruídos e de preservar aqueles que poderiam ser atacados. Um exemplo disso foi o encontro da comunidade científica intemacional em conjunto com políticos em junho de 1992, na cidade do Rio de Janeiro, na conferência que ficou conhecida como ECO-92, durante a qual foram Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 2 discutidas soluções e responsabilidades de problemas que são comuns aos países. O ponto alto desse encontro foi a elaboração da Carta da Terra. Em contrapartida, a saída dos Estados Unidos, um dos maiores poluidores do meio ambiente, do Tratado de Kioto foi uma prova cabal que não são todos que aprenderam com as respostas da natureza. A defesa americana é simplesmente insustentável, pois alega que com a assinatura do Tratado, a indústria americana teria que se adequar a uma nova política de controle de emissão de gases poluentes, e isso levaria a indústria a ter gastos extras e a ter que fazer cortes de pessoal, o que poderia gerar uma crise na indústria americana e, consequentemente, levaria a uma crise na economia mundial. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 3 2. Ecossistema 2.1. Introdução No início da formação do planeta, existia uma grande camada de gases, constituída basicamente de metano, amônia, vapor de água e hidrogênio. Com o passar do tempo, o planeta foi se resfriando, o que permitiu um acúmulo maior de água, originando os primeiros mares, ou mares primitivos. Paralelamente a isso, a Terra ía sendo bombardeada constantemente pelos raios solares que faziam com que transformações físicas e químicas nos componentes da atmosfera e da crosta terrestre fossem ocorrendo. A partir desse momento, a vida se originou e nunca mais deixou de existir no planeta. Com o aparecimento dos seres vivos, uma nova entidade passou a fazer parte da constituição do planeta, ou seja, além da litosfera, hidrosfera e atmosfera, a Terra passou a contar com a biosfera. A biosfera compreende todos os lugares do planeta onde existe vida. As camadas que envolvem o planeta recebem a terminação “sfera” devido ao formato esférico da Terra. Assim sendo, pode-se montar uma tabela para ilustrar o nome e o significado de cada um. Tabela 1. Nomes e Significados Nome Significado Atmosfera Parte gasosa da Terra Litosfera Parte mineral da Terra Hidrosfera Parte aquosa da Terra 2.2. Biosfera vs. Fotossintese Uma afirmação que se pode fazer a respeito da biosfera é que a sobrevivência de todos os seres vivos que a compõem, com exceção de um pequeno grupo de seres procariontes quimiossintetizantes, depende, em uma última análise, dos organismos clorofilados. Estes, por meio da fotossíntese, produzem o alimento que é utilizado por todos os outros seres vivos. Como subproduto da fotossíntese, as plantas liberam oxigênio, que é fundamental para a respiração de todos os seres vivos, sejam eles Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 6 as plantas vão produzindo e armazenando energia, sais minerais e matéria orgânica, que vão ser posteriormente passados para os organismos superiores, via cadeia alimentar. A matéria orgânica que foi sintetizada pelas plantas contém energia, que por sua vez vai servir de alimento para manutenção de processos vitais e de crescimento para os animais. Inicialmente, essa energia é passada aos herbívoros e, em seguida, é passada via cadeia alimentar a todos os outros organismos superiores, inclusive o Homem. Caso esse mecanismo de transporte seja interrompido em algum ponto, a decomposição da matéria orgânica por ação de bactérias e fungos, faz com que todos os nutrientes voltem ao solo e possam ser reabsorvidos novamente, dando continuidade ao ciclo. O esquema apresentado ilustra o conceito de cadeia alimentar, e inerente a esse conceito está o conceito de nível trófico, que será discutido um pouco mais tarde, mas de antemão já é possível perceber que cada organismo ocupa um lugar pré-determinado na cadeia alimentar, e em virtude de sua colocação na cadeia dependerá a sua colocação em um nível trófico ou não. 2.4. A Pirâmide de Energia A pirâmide de energia mostra uma consequência natural das leis da termodinâmica, ou seja, parte da energia é dissipada ao passar de um nível trófico para outro, e em cada nível a energia é transformada, nunca criada. Além disso, ela indica os níveis de aproveitamento ou produtividade biológica da cadeia alimentar. 2.4.1. Fluxo de Energia Uma das características mais marcantes dos ecossistemas é que os organismos que os compõem podem ser agrupados de acordo com seus hábitos alimentares. Nesse caso, cada grupo em particular constitui aquilo que costuma se denominar nível trófico. De acordo com essa definição, o nível trófico nada mais é que o lugar onde cada grupo de organismos ocupa em um determinado ecossistema. A sequência dos níveis tróficos representa o caminho que tanto a energia como a matéria percorre em um ecossistema. A fonte de energia que mantém qualquer ecossistema é o Sol. Assim, a energia luminosa proveniente do Sol é captada e metabolizada pelos produtores, que na sua maioria são seres fotossintetizantes, portanto autótrofos. Incluem-se nesse grupo os vegetais clorofilados e os organismos quimiossintetizantes (algumas bactérias). Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 7 Posteriormente, os herbívoros, ao se alimentarem dos produtores, obtêm parte dessa energia e, assim sucessivamente, a energia vai passando de nível trófico até a sua chegada aos organismos que estão no topo da cadeia alimentar. Do total de energia armazenada pelo autótrofo na matéria orgânica produzida pela fotossíntese, parte é consumida por ele mesmo na respiração, o que lhe mantém vivo. Portanto só é passado para o nível trófico seguinte aquilo que o produtor não consumiu, e desse, uma parte é eliminada pelos excrementos e uma parcela considerável da energia do alimento é consumida como forma de energia de movimento. As sobras são incorporadas aos tecidos permanecendo à disposição do nível trófico seguinte. Assim, a cada nível trófico, vai ocorrendo uma perda de energia, principalmente na forma de calor, forma essa que os seres vivos não tem condições de reaproveitar. Portanto, a energia flui de um nível trófico a outro sem possibilidade de retrocesso, numa única direção; daí vem a denominação de que o fluxo de energia é unidirecional. O esquema a seguir (figura 2) ilustra o que foi dito. Os raios solares, assim que chegam às plantas, que são os produtores da cadeia alimentar e por isso se encontram na parte debaixo da pirâmide, transformam essa energia em matéria orgânica, que, por sua vez, vão servir de alimento e fonte de energia para todos os consumidores que estão na parte superior da cadeia, transferindo, assim, a energia para esses consumidores. Uma vez que os animais do topo da cadeia não tem como reciclar essa energia, uma parte dela se perde na forma de calor para o ambiente. Espaço (Meio Ambiente) Lit lemos Ati Lt tr p Energia Luminosa SOL Figura 2. Fluxo de energia do Sol para o meio ambiente via cadeia alimentar. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 8 2.4.2. Fluxo de Matéria Ao contrário do que acontece com o fluxo de energia, o fluxo de matéria não é unidirecional; ele segue o caminho inverso, ou seja, o caminho cíclico. Principiamos o raciocínio pelos produtores, que são os seres que transformam a energia radiante do sol em alimento, inicialmente para si, e depois para os demais organismos vivos que compõem os níveis tróficos superiores através da alimentação. Assim que qualquer um desse seres que compõem os níveis tróficos morre, a matéria orgânica é absorvida pelos microrganismos decompositores que trazem de volta ao solo os sais minerais e outros elementos, tornando-os disponíveis para serem reaproveitados novamente por outros organismos (figura 3). Produtores de Consumidores de Alimento Alimentos (Autótrofos) (Heterótrofos) I | DECOMPOSITORES (Fungos e Bactéria) Figura 3. Diagrama de fluxo de matéria entre os seres vivos. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 1 poderia sugerir que um dia os oceanos iriam secar, mas, então, por que isso não ocorre? Não ocorre porque o excesso de água dos continentes de alguma forma é levado aos mares e oceanos por ação dos rios, que sempre desembocam nos mares e oceanos. O esquema da figura 4 ilustra a maneira como a água sai do ambiente e como ela retorna a esse ambiente. Mais uma vez é conveniente observar que todo o movimento que a água realiza é cíclico, ou seja, ela sai do ambiente, percorre o seu caminho, seja ele na terra, ou na atmosfera, cumpre todas as suas funções, e depois disso, quando ocorre a precipitação, ela volta ao seu ponto inicial, ficando disponível para novamente recomeçar o seu ciclo na natureza. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 12 Chuva ou Neve Chuva ou Neve NUVENS + Evapotranspiração A Y Continentes, Ilhas, SERES Oceanos e Geleiras vivos Mares A RIOS 00000 Figura 4. Diagrama do ciclo da água no planeta. 3.1.2. O Ciclo das Rochas O ciclo das rochas consiste de vários processos que produzem rochas e solos. Esse ciclo depende do ciclo tectônico para energia e do ciclo hidrológico para água. O calor gerado pelo ciclo tectônico produz materiais fundidos, como a lava vulcânica, que ao se solidificarem na superfície ou em camadas mais finas dão origem às rochas ígneas. Essas rochas, ao se congelarem e descongelarem, quebram-se devido à expansão e contração. Podem também se desagregar devido a processos químicos, pela ação de ácidos fracos formados na presença de CO», matéria orgânica e água, além de processos físicos, como o vento. O ciclo das rochas inicia-se com a destruição das rochas que estão na superfície, pela ação de agentes extemos, sejam eles físicos ou químicos, ação essa conhecida como intemperismo. O intemperismo é o processo de degradação das rochas e acontece quando as rochas expostas à atmosfera sofrem um ataque erosivo, provocado pelo clima (vento, chuvas, etc), que pode modificar o seu aspecto físico ou a sua composição mineralógica. O intemperismo é um processo de desgaste mecânico, operado pelas águas correntes, pelo vento, pelo movimento das geleiras e pelos mares. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 13 Os sedimentos, que são os produtos resultantes da ação do intemperismo, são transportados por diversos fluidos, passando a circular sobre a superfície terrestre por ação do calor solar ou da gravidade. Quando cessa a energia que os fazem circular, eles se depositam nas regiões mais baixas, formando-se então as rochas sedimentares. Com o passar do tempo, as rochas sedimentares são sepultadas a grandes profundidades, sofrendo então constantemente o efeito do calor terrestre e se tornando cada vez mais duras. Nos níveis mais profundos da Terra, cerca de 10 a 30 km, a temperatura e a pressão são cada vez maiores, acontecendo então a transformação das rochas sedimentares em rochas metamórficas. A temperatura aumenta de tal forma que essas rochas são levadas à fusão, transformando-se novamente em rocha ígnea. Devido à intensa atividade que ocorre no interior do planeta, ocorre o processo de levantamento dessa rocha. Isso acontece cada vez mais até o momento em que a rocha começa a chegar aos níveis superiores, e após algumas dezenas de milhares de anos essa rocha chega novamente à superfície, onde estará sujeita a ação dos agentes externos, reiniciando, assim, o ciclo. A vida desempenha um papel fundamental nesse ciclo, por meio da incorporação do carbono nas rochas. Processos de biossedimentação produzem as chamadas rochas calcárias (CaCOs, principalmente), além de substâncias húmicas e petróleo. Fica evidente nesse ciclo a ação da água, pois ela é o principal agente responsável pelo deslocamento dos sedimentos obtidos por meio do intemperismo, sendo que ela também é um dos agentes capazes de causar esse intemperismo. Ela assume esse papel principal, pelo fato de ser capaz de dissolver materiais inorgânicos contidos nos sedimentos, bem como é capaz de arrastar partículas de maior massa, o que seria impossível apenas pela ação do vento. 3.1.3. O Ciclo do Carbono O carbono é um elemento químico de grande importância para os seres vivos, pois participa da composição química de todos os componentes orgânicos e de uma grande parcela dos inorgânicos também. O gás carbônico se encontra na atmosfera numa concentração bem baixa, aproximadamente 0,03% e, em proporções semelhantes, dissolvido na parte superficial dos mares, oceanos, rios e lagos. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 16 3.1.4. O Ciclo do Cálcio O Ca é um elemento químico muito importante para os seres vivos. No vegetais, ele participa principalmente como ativador de enzimas, além de participar como componente estrutural de sais de compostos pécticos da lamela média. A maior participação do cálcio nos animais está relacionada com a formação de esqueletos, pois ele é parte constituinte dos exoesqueletos de invertebrados e conchas. Além disso, atua em processos metabólicos: sua participação é fundamental no processo de coagulação do sangue, além de ser muito útil no processo de contração muscular. A fonte primária de cálcio na natureza são, sem dúvida, as rochas calcárias, que, devido à ação de agentes diversos, sofrem intemperismo, o qual provoca erosão, levando os sais de cálcio para o solo, de onde são carregados pelas chuvas para os rios e mares. Assim como ocorre com o fósforo, o cálcio tende a se acumular no fundo do mar. O intemperismo pode ser entendido como o conjunto de processos mecânicos, químicos e biológicos que ocasionam a destruição física e química das rochas, formando os solos. Mais uma vez, fica muito claro a grande participação que a água exerce nos ciclos biogeoquímicos; no ciclo do cálcio, como no ciclo das rochas, sua presença é de suma importância para que os ciclos possam ser reiniciados. O mecanismo que rege o ciclo do cálcio segue mais ou menos os seguintes passos. Inicialmente o CO, atmosférico dissolve-se na água da chuva, produzindo HCO». Essa solução ácida, nas águas superficiais ou subterrâneas, facilita a erosão das rochas silicatadas e provoca a liberação de Ca?! e HCOs”, entre outros produtos, que podem ser lixiviados para o oceano. Nos oceanos, Ca?! e HCO; são absorvidos pelos animais que o utilizam na confecção de conchas carbonatadas, que são os principais constituintes dos seus exoesqueletos. Com a morte desses organismos, seus esqueletos se depositam no fundo do mar, associam-se a outros tipos de resíduos e originam uma rocha sedimentar, depois de um longo período de tempo. Esses sedimentos de fundo, rico em carbonato, participando do ciclo tectônico, podem migrar para uma zona de pressão e temperatura mais elevadas, fundindo parcialmente os carbonatos. As mudanças lentas e graduais da crosta terrestre podem fazer com que essas rochas sedimentares alcancem a superfície, completando o ciclo. Os vegetais absorvem do solo os sais de cálcio, e os animais os obtêm através da cadeia alimentar. Com a decomposição dos animais e vegetais mortos, o cálcio retorna ao solo. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 17 3.1.5. O Ciclo do Fósforo O fósforo é um elemento químico que participa estruturalmente de moléculas fundamentais do metabolismo celular, como fosfolipídios, coenzimas e ácidos nucléicos. Além disso, é um nutriente limitante do crescimento de plantas, especialmente as de ambientes aquáticos. Por outro lado, por apresentar-se em grande abundância no meio ambiente, pode causar sérios problemas ambientais. Os grandes reservatórios de fósforo são as rochas e outros depósitos formados durante as eras geológicas. Esses reservatórios, devido ao intemperismo, pouco a pouco fomecem o fósforo para os ecossistemas, onde é absorvido pelos vegetais e posteriormente transferido aos animais superiores e, por consequência, ao Homem, via cadeia alimentar. O retomo do fósforo ao meio ocorre pela ação de bactérias fosfolizantes, atuando nas carcaças de animais mortos. O fósforo retorna ao meio na forma de composto solúvel, sendo portanto facilmente carregado pela chuva para os lagos e rios e destes para os mares, de forma que o fundo do mar passa a ser um grande depósito de fósforo solúvel. As aves marinhas desempenham um papel importante na restituição do fósforo marinho para o ambiente terrestre, pois ao se alimentarem de peixes marinhos e excretarem em terra firme, trazem o fósforo de volta ao ambiente terrestre. Ilhas próximas ao Peru, cobertas de guano (excremento das aves), mostram o quanto as aves são importantes para a manutenção do ciclo. O uso mais comum para o fósforo é como fertilizante. Ele é um dos componentes principais do tipo de fertilizante mais utilizado, o fertilizante à base de NPK. Por ter a capacidade de formar compostos solúveis, o fósforo é facilmente carregado pela chuva para os lagos e rios, sendo justamente nessa etapa que podem ocorrer sérios danos ao meio ambiente, pois se um excesso de componentes hitrogenados e fosfatados, que são largamente utilizados como fertilizantes, entra em um lago ou rio, esses nutrientes podem causar aumento da população bacteriana e de algas verdes (fotossintéticas), originando um processo conhecido como eutrofização. 3.1.5.1. O Fenômeno da Eutrofização Um lago ou um rio eutrofizado, em um primeiro momento, apresenta uma elevada proliferação de fitoplâncton, com consequente incremento na produção de matéria orgânica. As algas que compõem o fitoplâncton possuem um ciclo curto de Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 18 vida; assim, uma grande quantidade de algas morrem em um espaço de tempo muito curto. Esse material orgânico proveniente das algas mortas provoca o crescimento de organismos decompositores aeróbios, que, ao realizarem a decomposição, consomem todo o oxigênio dissolvido na água. Esse consumo provoca a morte de todos os seres aeróbios, peixes, por exemplo, contribuindo ainda mais para o aumento da quantidade de matéria orgânica a ser decomposta. Como não há mais oxigênio, os organismos decompositores que se desenvolvem são anaeróbios, que lançam uma quantidade muito grande de toxinas alterando totalmente as propriedades químicas do meio aquático, invibializando todas as formas de vida. O esquema da figura 6 mostra os caminhos que o fósforo pode percorrer, desde sua retirada das rochas, pela ação do intemperismo, até a sua chegada ao mar, sua participação na cadeia alimentar e sua respectiva volta ao solo, onde novamente fica à disposição dos animais e dos seres humanos, dando continuidade ao ciclo. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 21 As bactérias nitrificantes são quimioautróficas, ou seja, utilizam-se da energia liberada na nitrificação para sintetizar as suas substâncias orgânicas. Por meio de excreção ou da morte, os produtos nitrogenados dos organismos são devolvidos ao ambiente. Os excretas nitrogenados eliminados para o ambiente, como uréia e ácido úrico, são transformados em amônia pela ação de bactérias e fungos decompositores. Outros compostos nitrogenados, como proteínas, por exemplo, são degradados por ação de bactérias e fungos, transformando-os em amônia. A decomposição que se apresenta como produto final é denominada amonificação. A amônia produzida pelos fixadores ou pela amonificação pode ser aproveitada pelas bactérias nitrificantes ou ser transformada em N; livre, desprendendo-se para a atmosfera. Essa devolução de nitrogênio para a atmosfera é conhecida por desnitrificação e é comumente realizada pelas bactérias desnitrificantes (Pseudomonas denitificans). Aparentemente indesejável, a desnitrificação é necessária porque, se não ocorresse, a concentração de nitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa. 3.1.6.1. A Rotação de Culturas A rotação de culturas é um método que consiste na alternância de uma cultura de uma leguminosa com uma outra cultura de não leguminosas, por exemplo, a altemância de uma plantação de cana, milho, soja com uma de leguminosas (por exemplo: amendoim, feijão ou lentilha), periodicamente. Assim, em uma safra planta- se uma não leguminosa e na entressafra uma leguminosa, deixando os restos das leguminosas nas áreas onde se pretende plantar outra cultura. Os restos das leguminosas não devem ser queimados porque se assim for feito, a combustão devolve o nitrogênio para a atmosfera. A decomposição da leguminosa adiciona compostos nitrogenados ao solo que serão utilizados posteriormente pela cultura da não leguminosa. Essa forma de adubação é conhecida como adubação verde, e é uma forma muito racional de se utilizar o ambiente, pois todos os indivíduos envolvidos ganham, em especial o produtor ao economizar no uso do fertilizantes. Infelizmente, essa prática ainda não é muito difundida entre os agricultores que preferem em muitos casos simplesmente colocar fogo em sua cultura, para facilitar o corte e abreviar o tempo com que se planta entre uma safra e outra, caso muito comum em plantações de cana. Esse procedimento, porém, traz prejuízo. Em muito pouco tempo, os solos ficam completamente exauridos de sais minerais, necessitando, então, de correção, que é feita à base de fertilizante. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 22 Mas como tudo tem um limite, chegará um ponto que, por mais que se adicione fertilizante ao solo, esse não responderá como anteriormente, ficando dessa forma improdutivo. O grande problema que também pode acontecer é o uso indiscriminado de fertilizante, geralmente o NPK, que pode ocasionar o fenômeno da eutrofização, descrito anteriormente. Como pode ser visto também, o homem, exerce grande influência sobre os ciclos biogeoquímicos, sendo, às vezes, de modo negativo. 3.1.7. O Ciclo do Enxofre O enxofre apresenta um ciclo que passa entre o ar e os sedimentos, sendo que existe um grande depósito na crosta terrestre e nos sedimentos e um depósito menor na atmosfera. No reservatório terrestre, os microrganismos têm função preponderante, pois realizam a oxidação ou redução química. Dessas reações, resulta a recuperação do enxofre dos sedimentos mais profundos. Na crosta e na atmosfera, paralelamente, ocorrem processos geoquímicos e meteorológicos, tais como erosão, ação da chuva, além de processos biológicos de produção e decomposição. Os sulfatos (SO, ) constituem a forma mais oxidada, sendo incorporada pelos organismos autótrofos para fazerem parte da constituição das proteínas, pois o enxofre é constituinte de certos aminoácidos. O ecossistema, de uma forma geral, não necessita tanto de enxofre como de nitrogênio e fósforo, mas quando se formam sulfetos de ferro nos sedimentos, o fósforo é convertido de uma forma insolúvel a uma forma solúvel, sendo que esta forma pode ser assimilada pelos organismos vivos. Esse fato evidencia como um ciclo pode interagir com outro e ilustra muito bem o fato que havendo um desequilíbrio em um ciclo, fatalmente esse desequilíbrio se estenderá a outros ciclos fazendo que chegue até o Homem, uma vez que o Homem depende dos ecossistemas onde vive. Se o equilíbrio desse ecossistema por algum motivo se altera, essas mudanças serão sentidas por todos os organismos. O dióxido de enxofre (SO>) normalmente constitui um passo transitório no ciclo. Na maioria dos ambientes aparece uma concentração relativamente baixa desse composto. Todavia, com o aumento da poluição industrial, cada vez mais são produzidos óxidos de enxofre, que, por sua vez, afetam esse ciclo. Com as emissões industriais, a concentração de automóveis e a queima de carvão nas termoelétricas, o Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 23 SO, tem sido encontrado cada vez em maior concentração no ambiente, principalmente em grandes centros urbanos. O aumento da concentração de óxidos de enxofre, além de óxidos de nitrogênio, na atmosfera leva à ocorrência da chuva ácida. O Brasil é um dos poucos países (senão o único) que conseguiu uma altemativa muito viável e econômica para de uma só vez se ver livre de dois problemas, a dependência do petróleo como fonte de combustível e o problema da poluição nos grandes centros. Em meados de 1975, criou-se o Pró-Álcool, uma iniciativa pioneira que poderia livrar o país desses dois problemas, pois o álcool é uma fonte de combustível plenamente renovável (o mesmo não ocorre com o petróleo), e muito menos poluidora que a gasolina ou o óleo diesel, pois o produto de sua queima é, principalmente, água e CO; de acordo com a seguinte reação: C,H;0H + 30,» 2C0, + 3H,0 Infelizmente, queima-se a cana-de-açúcar antes da sua colheita, liberando para o ambiente grande quantidade de CO, e de material particulado, tomando-se uma grande fonte de poluição. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 26 trófica, mencionado antes, ou seja, as plantas incorporam esses organoclorados, que vão sendo passados, via alimentação para os mais diversos níveis tróficos. O grande problema é que esses organoclorados têm a capacidade de se concentrarem no tecido adiposo dos animais, potencializando a sua ação, de tal forma que é muito comum encontrar animais com grandes concentrações de DDT. DDT Plantas Consumidor Consumidor Homem Primário Secundário Como pode ser visto no esquema acima, o destino final do DDT é o Homem, e de acordo com o fenômeno da magnificação trófica, é no Homem onde deverá ser encontrada a maior concentração de DDT, ou seja, o Homem usa o DDT para matar as pragas que atacam as culturas, mas sem se dar conta, ele acaba por provocar a sua morte também, de uma maneira lenta, gradual e dolorosa. Um outro efeito do uso indiscriminado desses tipos de inseticidas é a destruição de um número muito grande de espécies consideradas úteis, ou seja, o pesticida não acaba somente com a praga, mas também com outras espécies. Um dos efeitos estudados em relação ao DDT é o fato de que algumas aves apresentaram uma queda acentuada em sua taxa de reprodução. Isso se deve à má formação das cascas das aves, o que as toma extremamente frágeis. Nesse caso, verificou-se que o DDT tinha uma ação decisiva e nociva no balanço hormonal das aves. Entre os herbicidas mais utilizados atualmente, estão os compostos do ácido fenóxiacético (2,4D, 2,4,57), as triazinas (atrazina, simazina), os compostos de uréia (diuron), os compostos de bipiridilo (diquat e paraquat), as piridinas cloradas (picloran). Todos esses herbicidas, além de potentes destruidores de vegetais, são extremante persistentes no solo. Alguns herbicidas como a dioxina, também conhecida como agente laranja, possuem propriedades teratogênicas, ou seja, possuem ação deformante do feto em mulheres que se alimentem de vegetais contaminados. Esse efeito pode ser observado nas populações do Vietnã, onde durante o período em que ocorreu a guerra, o agente laranja foi usado indiscriminadamente e em larga escala pelos americanos, com o intuito de desfolhar as matas, para fins de observação e combate do avanço das tropas vietnamitas. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 27 5. Metais Pesados A contaminação por metais pesados é, sem dúvida alguma, umas das formas mais terríveis de poluição, pois os metais pesados apresentam, além de um grande efeito tóxico, um poder de acumulação nos seres humanos altíssimo, ou seja, além de contaminarem o ambiente de uma forma geral, contaminam o próprio Homem, causando efeitos danosos em grande extensão. Dentre os metais pesados mais conhecidos, será dada uma ênfase maior ao mercúrio e ao chumbo. 5.1. Efeitos Tóxicos Causados pelo Mercúrio A toxicidade dos sais inorgânicos de mercúrio é proporcional a sua solubilidade. O calomelano (Hg>Cl>) é um sal pouco solúvel que foi durante muito tempo utilizado como purgativo. Os íons de mercúrio têm a capacidade de formarem complexos muito fortes com os grupos —SH das proteínas (presentes no aminoácido cisteína) e sua toxicidade provavelmente se relaciona com a inativação das proteínas nas membranas celulares. Assim parece, pois os efeitos são particularmente notáveis nos rins e no cérebro, ambos nos quais a função das membranas celulares é muito importante, e também porque muitas bactérias e fungos morrem em contato com compostos de mercúrio. A atividade bactericida não específica tem sido frequentemente relacionada com danos à membrana celular. Os compostos inorgânicos de mercúrio, remédios, fungicidas, bactericidas etc, foram totalmente substituídos pelos chamados mercuriais orgânicos. É comum pensar nos metais como elementos formadores unicamente de sais (compostos iônicos), mas muitos deles podem formar compostos covalentes. O estanho e o chumbo são bons exemplos, e o mercúrio em particular tem a capacidade de formar ligações covalentes facilmente e em especial com compostos aromáticos. Um bom exemplo é o semesan, muito utilizado como fungicida e praguicida. A vantagem de seu uso está na possibilidade de se controlar sua solubilidade pela inclusão nos substituintes apropriados ao mesmo tempo em que a ligação Hg- benzeno é tão estável que ela forma o íon R-Hg*, ainda capaz de reagir com grupos — SH e formar derivados do tipo R-Hg-SH-proteína. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 28 Compostos insolúveis, como o semesan, têm sido amplamente utilizados para impregnar sementes e protegê-las no solo dos ataques de pragas. O problema é que numerosos acidentes têm ocorrido quando essas sementes foram usadas por pessoas desavisadas na preparação de alimentos. Em 1969, houve um decréscimo acentuado da população de pássaros em torno dos lagos na Suécia central. Foram afetados especialmente os pássaros que se alimentavam de peixes. Seus tecidos continham níveis surpreendentemente altos de mercúrio, mas a natureza de sua dieta não indicava que se tivessem envenenado por sementes tratadas com compostos de mercúrio. Suspeitou-se, então, da poluição industrial causada pelas fábricas ao redor do lago, que produziam derivados da polpa da madeira. A princípio suspeitou-se de que os fungicidas com mercúrio, adicionados para a preservação da madeira, teriam sido concentrados ao longo da cadeia alimentar, depois, suspeitou-se do próprio mercúrio elementar liberado acidentalmente pela fábrica de soda cáustica. Assim, a história seria paralela à de Minamata (que será vista adiante). 5.2. Uso do Mercúrio no Brasil 5.2.1. Histórico O mercúrio foi usado pela primeira vez no Brasil em meados do ano de 1850, durante o início do ciclo de exploração do ouro. Durante o ciclo do ouro, estima-se que a emissão total de mercúrio no ambiente foi algo em torno de 500 toneladas, ou seja, cerca de 2 a 5 t/ano. Com o acelerado processo industrial brasileiro em meados da década de 50, o mercúrio teve seu uso bastante difundido, chegando ao ápice na década de 70, com uma média de utilização em torno de 100 t/ano. Com a demanda da atividade de garimpo a partir de 1984, o consumo de mercúrio praticamente dobrou, em particular nos estados de Mato Grosso, Pará e Rondônia, onde essa atividade era mais intensa devido à presença de imensas jazidas de ouro. Os garimpeiros usam o mercúrio devido à sua alta capacidade de solubilizar outros metais a frio, inclusive o ouro, formando amálgamas. Misturado ao solo, ou a sedimentos de fundo de rio, o mercúrio consegue ligar-se a minúsculas partículas de ouro ali presentes, permitindo dessa maneira a sua separação. Em seguida, queima- se o amálgama, volatilizando o mercúrio e recuperando-se todo o ouro que venha Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 31 Tabela 2. Legenda das regiões potencialmente afetadas por mercúrio. 1- Rio Gurupi (Maranhão) 7 - Estado de Roraima 2 - Cumaru (Pará) 8 - Estado do Amapá 3- Carajás (Pará) 9 - Roscio (Venezuela) 4 - Poconé (Mato Grosso) 10 - Vale do Paraíba (Rio de Janeiro) 5- Rio Tapajós, Itaituba (Amazonas) 11 - Crixás (Goiás) 6 - Rio Madeira (Rondônia) A figura 8 ilustra mais detalhadamente o efeito da atividade garimpeira e o uso do mercúrio no ambiente. Como foi apresentado anteriormente, devido à atividade de garimpo ser muito concentrada na região Norte do país, o mapa apresenta um destaque maior nessa área. Humaitá (HU) PortoNeiho (E Cach. Teor Principais áreas de garimpo Bacia do (0 Principais cdades lo Tapajós ouvilas ribeiras. Bolívi: Bacia do Rio Madeira ND Guejere-Mrim Figura 8. Principais áreas de garimpo na Região Norte do Brasil. As principais cidades ribeirinhas ficam no caminho do mercúrio, ou seja, todo o mercúrio liberado das atividades de garimpo tende a seguir para o Rio Madeira ou para o Amazonas. Como o mercúrio sofre o processo de biomagnificação, a população ribeirinha fica exposta a riscos de contaminação por mercúrio, pois sua principal fonte de alimentação são os pescados retirados desses rios (figura 10), que podem estar contaminados pelo mercúrio que foi jogado a muitos quilômetros de distância das populações. A partir da década de 80, com o reconhecimento dos danos causados pelo mercúrio, diversos trabalhos foram realizados visando fazer um levantamento da Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 32 real contaminação da região, sendo que em certos pontos observou-se índice três vezes superior ao permitido por lei. Macrófitas enraizadas 0.08 mg/kg 0.07 meg 30 kg (iotal; Peixe Predador 1,3 mg/kg outros 0,21 mg/x8 Figura 9. O mercúrio ao longo da cadeia alimentar. Logo a seguir, na figura 10, são ilustradas as reações que ocorrem com o mercúrio quando o metal atinge um reservatório. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 33 Hg! HgoHs anóxico | estratificado a (º Hg, HgCH; anóxico/ subóxico óxico Figura 10. As reações sofridas pelo mercúrio em lagos. 5.2.4. O Acidente na Baía de Minamata A saga de Minamata remonta ao início do ano de 1908, quando a Nippon Nitrogen Fertilizer instalou-se na cidade. A empresa produzia acetaldeído e derivados de ácido acético e logo começou a se destacar no cenário nacional. Em 1941, a empresa começou a produzir cloreto de vinila, tornando-se um dos alicerces do Japão na Segunda Guerra Mundial. A empresa utilizava sulfato de mercúrio como catalisador na produção do ácido acético e de seus derivados, além de cloreto de mercúrio para a catálise do cloreto de vinila. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 36 vapor. A forma de vapor do mercúrio, após sofrer oxidação na atmosfera volta sob Hg”. Essa forma é bastante reativa, podendo sofrer metilação principalmente em lagos de várzea, reservatórios hidrelétricos e rios de água negra. 5.2.6. Efeitos Tóxicos Causados pelo Chumbo A toxicidade do chumbo é conhecida há muito tempo. Antigamente, as principais fontes de envenenamento por chumbo eram tintas, muitas vezes ingeridas por crianças, além dos reservatórios e encanamentos de água potável feitos à base de chumbo ou pintados com tintas à base de chumbo. O grau de dissolução do chumbo é função da dureza da água Entende-se como água dura aquela com concentração de CaCO; acima de 50mg/L. Alta concentração de chumbo pode ser encontrado em água mole e ligeiramente ácida, principalmente se nela estiverem presentes agentes quelantes naturais (ácidos húmicos), derivados da turfa. Embora o chumbo seja pouco absorvido nos intestinos, ele é um metal tóxico de efeito cumulativo, concentrando-se nos ossos. Com o advento do motor a explosão e a intensificação do uso desse tipo de motor, pode-se verificar a partir de 1910 um aumento na concentração de chumbo nas neves polares. O motor a gasolina é muito exigente em relação ao seu combustível; esse deve se vaporizar facilmente quando aspirado para dentro do cilindro, porém deve queimar devagar quando da ignição. Hidrocarbonetos que não sejam ramificados e tenham relativa volatilidade, tais com heptano, são combustíveis pobres, principalmente porque as reações iniciais com o oxigênio produzem radicais livres. Em contrapartida, os hidrocarbonetos ramificados, como o isooctano, queimam muito mais vagarosamente porque a formação múltipla de radicais livres pára nos pontos de ramificações. A solução adotada foi diminuir a velocidade de combustão pelo uso de substâncias que interompem a série de reações (os chamados agentes anti- detonantes), sendo que uma das mais bem sucedidas tentativas como agentes anti- detonantes foi a utilização do cnumbo-tetraetila e chumbo-tetrametila. O problema da gasolina foi resolvido, mas o preço disso ficou muito alto. Estima-se que aproximadamente 0,8 mL dos compostos citados eram adicionados a cada litro de gasolina, o que correspondia a aproximadamente 2 gramas de chumbo por litro de gasolina. A quantidade de chumbo utilizada foi estarrecedora: 300.000 Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 37 toneladas por ano nos EUA e cerca de 50.000 toneladas por ano no Reino Unido. O Brasil foi o primeiro país a abolir o uso do chumbo na gasolina. As chumbo-tetralquilas são compostos voláteis extremamente venenosos que afetam diretamente o sistema nervoso central, mas é o chumbo inorgânico dos produtos de combustão que causa a maior preocupação, pois partículas finas de chumbo metálico ou de haletos de chumbo são emitidas e chegam aos pulmões. O chumbo parece ser absorvido pela corrente sanguínea muito mais eficiente a partir dos pulmões. A poluição causada por partículas transportadas pelo ar, é, portanto, um fenômeno tipicamente urbano, já que são nos grandes centros industriais que estão a maioria da frota de veículos automotivos e as grandes indústrias, que também podem, dependendo do tipo de matéria com que trabalha, ser responsável pela liberação de fuligem ou algum tipo de efluente não tratado que porventura possa vir a conter chumbo. Recentemente, no interior de São Paulo, um caso ganhou destaque na mídia. Nesse caso, a empresa responsável tinha em seu pátio escória de chumbo, o que comprometeu enormemente a área ao redor. O caso registrado ocorreu em Bauru, onde a empresa Acumuladores Ájax Ltda., uma das maiores fábricas de baterias automotivas do país, foi multada por poluição ambiental. Laudos de diversos órgãos comprovaram a contaminação por chumbo no solo, vegetação, animais e também em crianças nas proximidades da empresa. A CETESB realizou várias campanhas de amostragem de chumbo nas chaminés, no solo, águas subterrâneas, na vegetação e ainda no solo no entorno da indústria. Na última inspeção, foram constatadas emissões de poeiras fugitivas nas operações de fusão em fomos e no refino de lingotes de chumbo, além de derrames de resíduos de chumbo pelo pátio da indústria, propiciando emissão de material particulado para o ambiente, atingindo inclusive áreas fora dos limites da fábrica. Os efluentes resultantes de lavagem de pátios, da operação de desmonte de baterias e do processo industrial, não eram totalmente captados pelas canaletas que os conduziam à estação de tratamento. Também foi constatada deficiência na armazenagem de resíduos contaminados com chumbo, propiciando a contaminação do solo, tanto na área interna, como extema da fábrica. Pelas análises feitas nos laboratórios da CETESB, observou-se que as concentrações de chumbo na atmosfera foram extremamente elevadas, com média de 9,7 ug/m?, chegando a alcançar valores de até 37,7 ug/mº. O padrão de Pb adotado pela CETESB na atmosfera é de 1,5 ugim'. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 38 Com isso, animais e hortaliças em propriedades próximas à fábrica, também ficaram contaminadas por chumbo. De acordo com pesquisas e estudos médicos, a contaminação por chumbo causa sintomas como anorexia, vômitos, convulsão, dano cerebral permanente e lesão renal irreversível, caracterizando uma doença chamada saturnismo. A empresa teria de elaborar um plano de recuperação total das áreas contaminadas, internas e extemas, abrangendo solo, águas superficiais e subterrâneas e vegetação. As demais exigências dizem respeito à instalação de equipamentos de controle de efluentes líquidos e gasosos, limpeza de roupas, equipamentos e máquinas, cuidados com o armazenamento, sistemas de ventilação, reprocessamento ou destinação final adequada de todos os resíduos gerados, cuidados com as operações de carga e descarga dos produtos manipulados e, até mesmo, a obrigatoriedade de se implantar uma "cortina" de árvores no perímetro do terreno da fábrica, para diminuir o arraste de poluentes pela ação dos ventos. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 41 perigosos, o problema da chuva ácida está associado à degradação do meio ambiente a longo prazo. Além de poluir rios, lagos e acabar com a flora e a fauna aquática, a chuva ácida se infiltra no solo liberando certos metais potencialmente tóxicos, como alumínio, chumbo e cádmio. Esses podem se introduzir na cadeia alimentar pelas plantas e acabar prejudicando o homem. O raciocínio a ser empregado é bastante simples: existe uma relação direta entre a acidez das chuvas e a morte de peixes e plantas. A acidez mata algas, plâncton e insetos. Sem esta vida microscópica, os lagos não têm como oferecer alimento aos habitantes desse nicho; em consequência, desaparecem os peixes. Por fim, os pássaros, que sem ter o que comer, também desaparecem. A chuva ácida é uma causa direta do desequilíbrio que ocorre no ciclo do enxofre. Com o aumento da poluição, aumenta a concentração de enxofre no ambiente e, por consequência, o nível de acidez da chuva. Esse acréscimo no nível de acidez é responsável direto pela lenta e gradual destruição do meio ambiente de uma forma geral. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 42 7. Poluição do Ar O ar é formado por uma mistura de vários elementos e compostos distintos e, embora historicamente a sua composição tenha sofrido um processo de evolução, pode-se considerar que, para fins práticos, a sua composição permanece invariável, pelo menos em relação aos seus componentes principais. Os elementos e compostos representados na tabela 3, com exceção do gás carbônico, são considerados invariáveis no gás atmosférico. Tabela 3. Composição do Ar Componentes do ar Porcentagem (em volume) nitrogênio 78,10 oxigênio 21,00 argônio 0,93 gás carbônico 0,033 neônio 0,0018 hélio 0,0005 criptônio 0,0001 hidrogênio 0,00005 metano 0,002 óxido nitroso 0,00005 vapor dágua variável A poluição do ar é hoje uma das grandes preocupações do homem. A emissão de gases poluentes chegou a tal ponto que compromete seriamente a qualidade de vida dos seres vivos. Essa poluição pode ser mais sentida em áreas de grande concentração industrial e/ou populacional. Embora a poluição do ar sempre tenha existido, como nos casos das erupções vulcânicas ou da morte de homens asfixiados por fumaça dentro de cavemas, foi somente na era industrial que esse tipo de poluição se tornou um problema mais grave. Ela ocorre a partir da presença de substâncias estranhas na atmosfera, ou de uma alteração importante dos constituintes desta, sendo facilmente observável, pois provoca a formação de partículas sólidas de poeira e de fumaça. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 43 Em 1967, o Conselho da Europa definiu a poluição do ar nos seguintes termos: “Existe poluição do ar quando a presença de uma substância estranha ou a variação importante na proporção de seus constituintes pode provocar efeitos prejudiciais ou criar doenças”. Essas substâncias estranhas são os chamados agentes poluentes, e podem ser classificados em quatro grupos principais: e monóxido de carbono; e material particulado; e óxidos de enxofre; * hidrocarbonetos. As causas mais comuns de poluição do ar são as atividades industriais, combustões de todo tipo, emissão de resíduos de combustíveis por veículos automotivos e a emissão de rejeitos químicos, em sua maioria, tóxicos e extremamente danosos, por fábricas e laboratórios. O principal poluente atmosférico produzido pelo homem (o dióxido de carbono é elemento constitutivo do ar) é o dióxido de enxofre, formado pela oxidação do enxofre no carvão e no petróleo, como ocorre nas fundições e nas refinarias. Lançado no ar, ele dá origem a perigosas dispersões de ácido sulfúrico. Às vezes, à poluição se acrescenta o mau odor, produzido por emanações de certas indústrias, como curtumes, fábricas de papel e celulose, entre outras. O dióxido de carbono, ou gás carbônico, importante regulador da atmosfera, pode causar modificações climáticas consideráveis se tiver alterada a sua concentração. É o que ocorre no chamado efeito estufa, em que a concentração excessiva desse gás pode provocar, entre outros danos, o degelo das calotas polares, o que resultaria na inundação das regiões costeiras de todos os continentes. O monóxido de carbono é emitido sobretudo pela queima de combustíveis fósseis. Outros poluentes atmosféricos são: hidrocarbonetos, aldeídos, óxido de nitrogênio, óxido de ferro, chumbo e derivados, silicatos, flúor e derivados, entre outros. No final da década de 1970, descobriu-se uma nova e perigosa consequência da poluição: a redução da camada de ozônio que protege a superfície da Terra da incidência de raios ultravioleta. Embora não esteja definitivamente comprovado, atribuiu-se o fenômeno à emissão de gases industriais conhecidos pelo nome genérico de clorofluorcarbonos (CFC). Quando atingem a atmosfera e são bombardeados pela radiação ultravioleta, os CFC, muito usados em aparelhos de refrigeração e em sprays, liberam o cloro, elemento que ataca e destrói o ozônio. Além de prejudicar a visão e o aparelho respiratório, a concentração de poluentes na atmosfera provoca alergias e afeta o sangue e os tecidos ósseo, nervoso e muscular. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 46 contam para mais 16%. O resultado de todas essas interferências atmosféricas é garantir que apenas 51% da radiação solar incidente atinja de forma efetiva e verdadeira a superfície do globo. Essa quantidade é apenas uma média na quantidade de radiação solar que chega ao solo em diferentes pontos do planeta. Pelo fato da Terra ser esférica, as regiões tropicais são atingidas por radiação solar três vezes mais do que as regiões polares. Além disso, devido à distribuição da nebulosidade, as regiões equatoriais recebem somente metade da radiação solar do que a recebida pelos desertos quentes e secos da Terra, onde cerca de 80% da radiação total que penetra na atmosfera atinge o solo. E nas latitudes médias nubladas, a radiação solar recebida no solo é somente um terço da que se encontra nos desertos. A entrada da radiação solar tem de ser equilibrada de alguma forma. A forma encontrada é a saída de calor enviado pela Terra, o que resulta de radiação pela atmosfera. Ao contrário da radiação de onda curta, a radiação da Terra ocorre sob a forma de onda longa e é, por isso, muito mais absorvida pelo vapor de água e dióxido de carbono existentes na atmosfera. Da radiação emitida pelo globo terrestre (a parte sólida da Terra), cerca de 90% é absorvida pela atmosfera, que irradia cerca de 80% de novo para o solo. Deste modo, a atmosfera atua como uma cobertura ou como o vidro de uma estufa, e daí o chamado efeito estufa. Como resultado, apenas uma pequeníssima quantidade da radiação terrestre escapa diretamente para o espaço. O problema aparece justamente nesse ponto. O homem está cada vez mais adicionando dióxido de carbono na atmosfera. Ao queimar combustíveis fósseis para obtenção de energia também se tem adicionado gases de efeito estufa que não estão presentes naturalmente na atmosfera (óxido nitroso e o CFC). Juntando-se a isso o fato de que o homem cada vez mais continua a desmatar as florestas, tem-se uma equação simples, em que o aumento no desmatamento leva a um decréscimo na capacidade do ambiente por meio das árvores de se fazer a retirada do dióxido de carbono do ar, substituindo o CO; por oxigênio. Tudo isso faz com que, cada vez mais, menos radiação proveniente do Sol seja emitida de volta para o espaço. Quanto mais dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa ficarem presentes no ar, mais radiação ficará sendo emitida de volta para a Terra. Quanto mais isto acontecer, mais a Terra ficará quente. E uma pequena mudança na temperatura global poderá acarretar uma série de problemas. Uma das consequências imediatas que o aumento do efeito estufa causará é o aumento da temperatura global do planeta. Um dos efeitos causados pelo aquecimento global da Terra é a seca. Conforme aumenta a temperatura, mais água se aquecerá e evaporará. Se levarmos em conta lugares onde a chuva não tem uma Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 47 precipitação pluviométrica regular, é fácil de se prever que os rios, que em muitos desses lugares não são perenes, tendem a desaparecer, comprometendo a vida vegetal, que é a base da cadeia alimentar. Pode parecer um contra-senso, mas o inverso também já ocorre. Enquanto em algumas áreas há falta de água, outras irão ter água demais. Outro efeito do aquecimento global da Terra é o aumento no nível do mar. Se a temperatura da Terra continuar a aumentar nas regiões polares, grandes quantidades de gelo irão derreter, fazendo com que toda essa água vá direto para os oceanos. Toneladas e mais toneladas de gelo ficarão derretidas se a Terra aquecer-se o suficiente para isso, o que causará um aumento drástico no nível do mar. Conforme pode ser visto, um aquecimento da temperatura da Terra acarreta grandes prejuízos para o meio ambiente e com consequências diretas para o homem, uma vez que o acréscimo da temperatura global leva a uma interferência direta no ciclo hidrológico, sendo que desse ciclo dependem muitas formas de vida. O efeito estufa não é de forma alguma algo indesejável. Muito pelo contrário: como dito anteriormente, sem esse efeito não existiria vida na Terra. Ele é o responsável pelo aquecimento do planeta, mantendo-o a uma temperatura que propicia o nascimento e desenvolvimento das mais diversas formas de vida. O que se faz prioritário é um cuidado maior do homem com as emissões sem prévio tratamento de poluentes ao meio ambiente. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 48 8. Poluição do Solo Dentre as três formas de poluição, a que atinge o solo pode ser uma das mais danosas ao meio ambiente, pois é no solo onde se inicia grande parte dos ciclos biogeoquímicos. O solo tem uma constituição dinâmica. Sua origem está ligada à desagregação de rochas e à decomposição de restos de animais e vegetais. A sua porção mineral pode ser resultante da ação vulcânica ou da desintegração de rochas sólidas por ações físicas ou químicas reunidas sob a denominação genérica de intemperismo. Assim, grandes variações de temperatura ocorridas entre o dia e a noite, ou o congelamento de água em seus interstícios, constituem ações físicas do intemperismo. A presença de gás carbônico nas águas da chuva pode ser considerada como um fator de intemperismo químico. A interação de todos esses fenômenos em conjunto leva a um desgaste natural e progressivo das rochas primárias da litosfera, que, juntamente com os produtos da decomposição orgânica, originam os solos férteis, próprios para a agricultura. As três formas de poluição (na água, no ar e no solo) também interagem e, em conseguência, têm surgido divisões inadequadas de responsabilidades, com resultados negativos para o controle da poluição. Os depósitos de lixo poluem a terra, mas sua incineração contribui para a poluição do ar. Carregados pela chuva, os poluentes que estão no solo ou em suspensão no ar vão poluir a água e substâncias sedimentadas na água acabam por poluir a terra. A questão da contaminação do solo e das águas subterrâneas tem sido objeto de grande preocupação nas últimas décadas em países industrializados, principalmente nos EUA e nos países europeus. Esse problema ambiental torna-se mais grave para grandes centros urbanos, como por exemplo, a região metropolitana de São Paulo. O encaminhamento de soluções para essas áreas contaminadas, por parte dos órgãos que possuem atribuição de administrar os problemas ambientais, deve contemplar um conjunto de medidas que assegurem tanto o conhecimento de suas características e dos impactos por ela causados, quanto da criação e aplicação de instrumentos necessários à tomada de decisão e às formas e níveis de intervenção Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 51 Enfim, caso o homem não tome consciência de que é possível desenvolvimento e lucro sem agressão ao meio ambiente, continuaremos a ver esse quadro de degradação até o ponto em que a vida no planeta tornar-se-á impossível. Espera-se que este trabalho possa ajudar todos a entender um pouco como funcionam os ciclos biogeoquímicos e quais as suas ligações com a vida que existe no planeta, bem como conscientizar a todos os leitores que é preciso o cuidado do homem para com o meio ambiente. Instituto de Química de São Carlos - USP Ciclos Biogeoquimicos e Desenvolvimento Sustentável 52 10. Bibliografia e AMABIS, J. M e MARTHO, G. R. Curso básico de biologia. São Paulo, Modena, 1993; e AMABIS, J. Me MARTHO, G. R Biologia. São Paulo, Modema, 1996; e BRANCO, S.M Elementos de ciência do ambiente. São Paulo, Cetesb, 1980; e CIÊNCIA HOJE No rastro do mercúrio, nº 153; e DIAS, D. P. Biologia Viva. São Paulo, Modema, 1996; * ODUM, E. P. Ecologia. Trad. Christopher J. Tribe. Rio de Janeiro, Guanabara, 1983; * REMMERT, H. Ecologia. Trad. Maria Ferri Soares Veiga, São Paulo, Edusp/EPU, 1982; e RODRIGUES, S. Zoologia. São Paulo, Cutrix, 1983; e SCHLESINGER, W.H. Biogeochemistry: An analysis of global change. 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