Quimica Ambiental

1) O que você entende sobre ciclos biogeoquímicos? Quais ciclos existem e qual sua importância para o meio ambiente?

Ciclos Biogeoquímicos são processos naturais que reciclam elementos em diferentes formas químicas do meio ambiente para os organismos, e, depois, vice-versa. Um ciclo biogeoquímico é o ciclo de um determinado elemento através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera, e estão intimamente relacionados com processos geológicos, hidrológicos e biológicos.

Existem sete ciclos biogeoquímicos, sendo eles, ciclo da água, ciclo do oxigênio, ciclo do cálcio, ciclo do fósforo, ciclo do nitrogênio, ciclo do enxofre e ciclo do carbono, e são de grande importância pra a manutenção e reprodução dos organismos vivos.

2) “Para se entender o funcionamento de ecossistemas tropicais é essencial se compreender os principais aspectos da deposição química atmosférica. A deposição atmosférica, úmida e seca, participa nos processos de controle de concentração de gases e aerossóis na troposfera e no aporte de nutrientes para ecossistemas aquáticos e ou terrestres, além de integrar vários mecanismos físicos e químicos como processos de emissão e remoção, dinâmica de transferência na atmosfera e reações químicas”.

De que tipo de gases e aerossóis está sendo tratado? Comente sobre os efeitos citados acima.

Está sendo tratado dos gases CO2 (dióxido de carbono), CH4 e N2O (óxido nitroso). Também contribuem com emissões significativas de CO, NO2 (dióxido de nitrogênio), HCNM (Hidrocarbonetos não metano) cloreto e brometo de metila, compostos orgânicos voláteis (VOCs) e dezenas de outros gases. De particular importância sobre as características químicas e radiativas são as emissões de precursores de O3, gás formado através de reações fotoquímicas a partir de emissões de queimadas. O principal aerossol tratado é os NCN que são partículas microscópicas de aerossol, que têm propriedades de condensar água em sua superfície.

As partículas de aerossóis transportam nutrientes essenciais para a floresta, e fazem parte do mecanismo de ciclagem de nutrientes. Os processos de deposição úmida (através da chuva) e seca (através das partículas de aerossóis) mantêm um fluxo interno de nutrientes. Existem algumas evidências de que a produtividade primária de florestas tropicais pode estar sendo limitada pela quantidade de fósforo, sendo possível que florestas tropicais não cresçam proporcionalmente ao aumento de dióxido de carbono atmosférico devido à forte limitação da quantidade de fósforo disponível. A natureza da mineralização de fósforo em solos é um fator que controla a sua disponibilidade ao ecossistema. A entrada atmosférica de fósforo em florestas tropicais pode ser uma fonte importante em regiões com solos de fertilidade pobre. Esta entrada ocorre por deposição atmosférica seca e úmida, sendo a primeira em fase de aerossóis e a segunda como chuva. Muitas vezes, a variabilidade espacial e temporal da deposição de um determinado composto depende do tempo de residência de gases e aerossóis na atmosfera, os quais são determinados pela sua reatividade química. Em ambientes tropicais, principalmente durante a época chuvosa, eventos convectivos produzem grandes quantidades de precipitação que são a principal fonte de remoção de gases e partículas da atmosfera. Ainda, em regiões onde os ciclos biogeoquímicos estão sendo perturbados por ações antrópicas, a deposição atmosférica pode ser uma importante fonte de remoção de poluentes assim como um significante aporte de nutrientes para o ecossistema. Além do que, a deposição atmosférica nos trópicos é particularmente peculiar devido às suas características únicas, como o grande fluxo de radiação ultravioleta, altas temperaturas e vapor d'água, que promovem intensa atividade fotoquímica durante todo o ano.

3) “A crescente demanda humana por alimentos, matérias-primas e energia modificaram radicalmente a paisagem e os ciclos biogeoquímicos de inúmeras bacias hidrográficas no mundo. A interferência das atividades humanas na Biosfera é tão grande que já duplicou a quantidade de nitrogênio reativo com a produção industrial de fertilizantes, a queima de combustíveis fósseis e a mudança de uso da terra no século XX”. Comente sobre o ciclo biogeoquímico do Nitrogênio, apresentando as estruturas químicas conhecidas e sua relevância ambiental.

O nitrogênio é vital parta os seres vivos, sendo um composto majoritário no DNA, RNA e das proteínas. Na Terra apenas 0,02% da imensa quantidade de nitrogênio presente no planeta esta disponível para os seres vivos com o resto estando incrustado em rochas e presente na forma de N2 na atmosfera. O custo energético para a quebra da tripla ligação que existe entre os átomos de nitrogênio é muito alto o que faz com que o mesmo não fique disponível para os organismos. O nitrogênio tem que ser usado em uma forma mais acessível para os organismos, combinado com o hidrogênio na forma de amônia NH4, o oxigênio formando um nitrato NO3 ou o carbono que da origem à uréia (NH3)2CO2. Ao processo de união do N2 com o H, O e C é chamado de fixação do nitrogênio e pode ocorrer de forma natural ou por ação antrópica. O principal processo natural de fixação do nitrogênio é realizado por bactérias que vivem em simbiose nas raízes da família dos feijões e alfafas. Como exemplo de simbiose bem sucedida pode-se citar o caso de bactéria do gênero Rhizobium e leguminosas. Ambas podem viver separadas, mas quando formam associação conseguem fixar o nitrogênio beneficiando ambas próprias. Algumas cianobacterias (bactérias que realizam fotossíntese) presentes em campos de cultivo de arroz também podem fixar o nitrogênio. Alguns outros poucos tipos de bactérias vivem no solo. A estimativa da quantidade de nitrogênio fixada por bactérias é difícil devido a vários fatores diferentes, como resultado do cultivo induzido de leguminosas pelo homem estima-se que sejam fixados por bactérias cerca de 32-53 Tg de nitrogênio por ano. Outro processo natural também são os raio e trovões que durante as tempestades os raios cortam a atmosfera produzindo óxido de nitrogênio, a produção estimada de nitrogênio por este processo está em torno de 3-5 Tg de nitrogênio. Os vulcões desempenham um papel menor com taxa de cerca de 0,02 Tg de nitrogênio por ano.

Fixação do nitrogênio por processos artificiais:

A produção de fertilizante nitrogenado artificial ocorre pelo processo conhecido como Haber-Bosch. O nitrogênio é extraído do ar para ser transformado em amônia (NH4) sob ação de um catalisador. A amônia é mais tarde transformada