CarbonoDentre todos os elementos qumicos, o ciclo do carbono aquele que se destaca pela sua complexidade e abrangncia, englobando todos os aspectos da Limnologia, desde a produo primria, as cadeias alimentares e a sucesso biolgica. O estudo do Carbono pode ser dividido em 2 partes; a do Carbono Inorgnico e a do Carbono Orgnico. Vejamos a primeira.

A principal forma inorgnica do Carbono o Gs Carbnico ou CO2. Suas origens no meio aqutico so: atmosfera, chuva, gua subterrnea, decomposio e respirao de organismos. Como pode ser visto na figura acima, o carbono inorgnico pode ocorrer no ambiente aqutico, sob trs (3) formas principais: carbono inorgnico livre (CO2 + H2CO3), ons bicarbonato (HCO3-) e ons carbonato (CO3=). Estas formas esto fundamentalmente relacionadas com o pH do meio. A sua distribuio na coluna dgua funo de fatores biticos (atividades dos organismos) e abiticos (o pH e a temperatura). No epilmnio (zona ftica) ocorre, durante o dia, em consequncia da fotossntese (fitoplncton), um empobrecimento em carbono inorgnico. Abaixo dessa camada, devido a decomposio da matria orgnica e a respirao dos organismos, h um aumento na concentrao de CO2. Assim, forma-se um gradiente de concentrao CO2, bicarbonato e carbonato na coluna dgua, que est relacionado com a intensidade de produo do ecossistema. Nos lagos tropicais, dado s altas temperaturas (que favorecem a rpida decomposio da matria orgnica, sobretudo aquela acumulada no sedimento), mesmo nos curtos perodos de estratificao trmica, j ocorre um acentuado gradiente de concentrao de CO2 no hipolmnio.

guas "alcalinos" na presena de gs carbnico, tem maior afinidade de se tamponarem, por formarem naturais reservas de acidez e de basicidade (alcalinidade), pelo equilbrio da relao cido carbnico e carbonatos, resistindo s variaes rpidas e maiores de pH, assim: gua alcalina CO3 2- (carbonato) + H2O (gua) -> 2 OH- (hidrxido) + CO2 (gs carbnico) pH alcalino (^) (*)ateno: cada 1 mg(miligrama) de alcalinidade de bicarbonato/litro, vai produzir aproximadamente 0,79 mg de gs carbnico/litro. (estequiomtricamente) ... o dixido da carbono-CO2 ao se combinar com a gua forma o cido carbnico: CO2 (gs carbnico) + H2O (gua) -> H2CO3 (cido carbnico - c. fraco) acidez carbnica onde o H2CO3 (cido carbnico) HCO3- (bicarbonato) + H+ (on de hidrognio) pH = 4,6 pH = 8,3 e o CO2 (gs carbnico) + CO3 2- (carbonato) + H2O (gua) -> 2 HCO3(bicarbonato) ..., ento, a gua s se mantm numa faixa de maior facilidade de neutralizao/faixa de tamponamento atravs de um processo composto de bicarbonato-HCO3- com pH igual a 8,3 e dixido de carbono/gs carbnico-CO2 em pH igual a 4,6. Obs.: - nessa dinmica, s com a formao consecutiva do bicarbonato-HCO3- e do dixido de carbono/gs carbnico-CO2, que pode-se manter o sistema aqutico em situao ou faixa de onde a varivel pH sempre percorre a faixa entre 4,6 a 8,3 ou viceversa; - por ser a varivel pH (potencial de hidrognio), dependente tambm da temperatura e presso ambiente, visto ser regida pela presena de gases dissolvidos na soluo, (meio lquido), e de ons que orientam a condutividade (mV) do meio, seguindo equao linear pH x mV em funo da variao de temperatura, a melhor situao de estabilidade ou de neutralidade , (pH neutro), s ocorrer quando o pH situarse prximo de 8,0 e no como se conhece, em pH 7.0. (este autor, num dos prximos artigos, ainda vai discutir essa questo); - o gs carbnico-CO2 dissolvido est diretamente ligado ao pH e ao KH-dureza carbonatada, pois as reaes qumicas que ocorrem entre a gua, os carbonatos e bicarbonatos e o gs carbnico-CO2 geram um cido fraco, o cido carbnicoH2CO3, que faz o pH alterar, diminuindo;

- a varivel que nos d idia da capacidade de tamponamento ou do "efeito tampo", da amostra a dureza carbonatada-KH, indicando o grau ou capacidade de manter o pH mais estvel possvel, mesmo com a adio de cidos ou bases (compostos alcalinos); - a relao entre o valor de pH e da dureza carbonatada-KH da amostra, indica o possvel valor da concentrao do gs carbnico-CO2 contido ou presente na mesma; - o KH representa a frao instvel da dureza (total) da soluo, sendo temporal, apontando momentaneamente a capacidade de se formar e encontrar teores maiores ou menores de bicarbonatos e dos possveis teores presentes de carbonatos e hidrxidos serem novamente utilizados e formados; - nas guas da Bodoquena/MS-Br, p. ex., a "dureza carbonatada-KH alta", dificultando grandes alteraes no pH, por terem muito mais compostos alcalinos, (alcalinidade de bicarbonatos) e disponveis ons de clcio/magnsio, entre outros; - nas amostragens feitas por este autor na regio de Bonito/MS-Br, o pH da gua, (salobra), se apresentou, na maioria das vezes, na faixa de alcalinidade bicarbonatada, preferencialmente entre 7,0 a 8,5 e com a dureza carbonatada-KH alta, (entre 150 a 300 mgCaCO3/l); - os dados das variveis na gua quanto dureza total, dureza em carbonatos, pH, alcalinidade, turbidez, ferro total, fosfato total, amnia total e temperatura, entre outras e concentraes de argila, clcio e magnsio em amostras de solo, esto disponveis e sendo discutidos nos trabalhos de PDUA (2002 ) & PDUA (2004, c.). - este autor vem apontando e monitorando locais onde pode-se encontrar "gua menos salobra ou mesmo doce", na regio de Bonito/MS-Br, com valores menores para a varivel KH e sem alteraes do pH encontrado, ( PDUA, op cit. c); - na verdade, no existe valor de dureza carbonatada-KH ideal para manter-se o pH estvel ou ento com qualquer alterao no mesmo, pois depende-se de outros compostos presentes, na soluo; Mesmo nas situaes hdricas onde existam grande disposio de sais de clcio/magnsio, e temperatura pouco menor, com a necessria a utilizao do gs carbnico presente na formao dos bicarbonatos, este gs manter uma concentrao que funcionar como o "gs carbnico livre.", o qual ir reagir com novas quantidades de carbonato, ou micropartculas de calcrio. Tal forma ou situao do gs carbnico, chamado de gs "agressivo" que ainda pode combinar parcialmente gua, formando o cido carbnico, como j vimos. V-se que alm das possveis formas oriundas naturalmente dos processos introdutores do gs carbnico-CO2 na gua como: d prpria matria orgnica nela consumida metablicamente; do presente e incorporado pela gua atravs da interface gua-ar e existente no ar ou mesmo vindo junto pela chuva; do que for arrastado da margem quando presente no solo, tem-se outras formas por assim dizer de poupana ou de reserva, como a do "gs carbnico de equilbrio" e do "gs carbnico agressivo". O gs carbnico um componente das guas naturais, levando a formao de outras e inmeras formas moleculares, assim p. ex., como da acidez orgnica e da a acidez carbnica, estas com pH na faixa de 4,5 a 8,2 .

Diferentemente, a acidez mineral apresenta-se com pH sempre menor que 4,5, resultante da presena de resduos industriais, ou de materiais orgnicos sintticos, ou pela ao oxidante das sulfobactrias ou mesmo pela hidrlise de certos sais minerais de metais. Obs.: - acidez total: varivel que representa o teor de dixido de carbono livre, mais os cidos minerais e sais de cidos fortes, os quais por dissociao, (hidrlise), resultam em ons hidrognio, no meio; - deve-se considerar que a "acidez" proveniente das reaes com os "carbonatos" chamada de "acidez carbnica" ou proveniente da decomposio do material orgnico natural, (oxidao orgnica), ou seja, da presena do gs carbnico; - j a "acidez mineral" e a "acidez orgnica" provm de aes artificialmente introduzidas no meio pelos possveis efluentes industriais e/ou domsticos, respectivamente; - guas naturais, em geral, apresentam uma reao alcalina, com certa acidez, nem sempre indesejvel, visto a possvel presena da forma orgnica e/ou mesmo carbnica, de acidez; - quando de valor grande para acidez deve-se ligar ao possvel lanamento de resduos industriais ou mesmo domsticos; - o inconveniente da acidez mineral e/ou orgnica a sua alta corrosividade, com pH sempre abaixo de 4,6; - na acidez carbnica, com pH entre 4,5 a 8,2, tem-se alguma ao corrosiva, quanto mais prximo do limite mnimo; - guas de sistemas naturais, embora sejam consideradas alcalinas, podem conter gs carbnico, como vimos e insistimos no texto acima, podendo apresentar ao mesmo tempo, certa acidez e alcalinidade; - a varivel acidez no deve ser confundida como sendo igual a varivel pH e nem com a alcalinidade, embora possam ser correlacionadas, so variveis que podem representar situaes ou atividades qumicas diferentes numa mesma amostra, vejamos: em gua de chuva espera-se um pH de 5,0 a 6,0 (pouco cido), com uma alcalinidade entre 20 a 25 mgCaCO3/l, e a acidez variando de 10 a 20 mgCaCO3/l; tambm, amostras de solues diferentes podem ter o mesmo valor de pH, porm com acidez e alcalinidade diferentes ou vice-versa; - a varivel acidez e a varivel alcalinidade, p. ex., indicam diferentemente a massa dos radicais qumicos na soluo; assim a varivel alcalinidade indica a presena de cidos fracos, carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos, representando desde as formaes de bicarbonatos, (com pH desde 4,4 at 8,3); de bicarbonatos e carbonatos, (com pH entre 8,3 a 9,4) e de carbonatos e hidrxidos, (com pH superior 9,4) e ocasionalmente os silicatos e fosfatos na gua; - a varivel pH indica a medida direta da atividade qumica dos eletrlitos positivos e negativos; - em um prximo artigo procuraremos discutir as possveis formaes de pH cido, neutro e bsico, na presena de solues com sais, (fortes e fracos) em bases (fracas e fortes);

e.t.: assim: sal de cido forte mais base forte, forma soluo com pH neutro ou igual 7,0; j sal de cido forte mais base fraca, o pH cido ou menor que 7,0; e sal de cido fraco em base forte, o pH da soluo alcalino/bsico ou acima de 7,0. Outras situaes: a) a medida que aumente o pH, a partir de 8,3 vai diminuindo a presena do gs carbnico na forma livre , na soluo, porm com as formas de bicarbonatos que podem retroagir fornecendo ainda o citado gs ao meio, em concentrao cada vez menor, teimosamente at que o pH exceda 9,4 onde inicia-se as formas de hidrxidos que se juntam aos j presentes carbonatos, estes formados partir do pH 8,3; b) os hidrxidos-OH- apresentam certa agressividade, sendo tambm corrosivos; c) guas subterrneas, poludas ou no, podem ainda serem deficientes de outros gases, como p. ex. o oxignio dissolvido, sendo o oxignio tambm consumido pela oxidao de minerais presentes, contribuindo assim para uma maior corrosividade da soluo, com formao de solues agressivas, da oferecendo condies para abertura e formao natural de canais ou condutos subterrneos em solos, como ocorre na regio da Bodoquena/MS-Br. Obs.: a molcula do gs oxignio-O2 menos pesada que a molcula do gs carbnico-CO2. Ainda vamos comentar e discutir situaes de conteno de gases em ambientes confinados onde se tenham dois meios distintos, um como lquido e outro na forma gasosa/ar, por assim dizer. Que o digam os mergulhadores e exploradores de cavernas inundadas. Aguardem...! e.t.: - guas subterrneas: guas que ocorrem natural ou artificialmente no subsolo, de forma suscetvel de extrao e utilizao pelo homem; - toda "gua subterrnea" esta sempre contida num "aqfero", podendo surgir na superfcie naturalmente ou via extrao forada pelo homem; - o uso maior das perfuraes no solo para obter gua, acarreta diminuio da presso hidrosttica; - aqfero ou depsito natural de guas subterrneas: solo, rocha ou sedimento permeveis, capazes de fornecer gua subterrnea, natural ou artificialmente captada; o "aqfero" esta correndo ou contido abaixo de uma laje impermevel; tambm pode estar preso ou se deslocando entre lajes ou num buraco, na laje; - uma formao geolgica de rochas permeveis com solo de porosidade granular ou porosidade fissural, capaz de armazenar e transmitir quantidades significativas de gua; - o aqfero pode ser de variados tamanhos, podem ter extenso de poucos km2 a milhares de km2, ou tambm, podem apresentar espessuras de poucos metros a centenas de metros; - lenol fretico: contm gua intersticial ou entre as partculas do solo; - a gua no lenol fretico se encontra percolando pelo solo , acima de uma laje impermevel ou na faixa insaturada.

Significados/Conceitos: - cido - Qum. Que possui a propriedade qumica dos cidos. Que tem um pH menor que 7. Substncia azeda. Nome genrico dos compostos qumicos orgnicos e inorgnicos que contm um ou mais tomos de hidrognio, os quais podem ser substitudos por um metal, para formar um sal - Alcalino - Qum. Que contm lcali. Que contm carbonato ou bicarbonato - lcali - Qum. Grupo de substncias que do sais em presena dos cidos e transformam as gorduras em sabes. Termo mais usado para soda, (carbonato de sdio, um sal branco, facilmente solvel em gua; hidrxido de sdio; soda custica), potassa, (carbonato de potssio, especialmente o obtido em forma impura, pelo uso de lixvia de cinzas de vegetais). etc. - Bsico - Qum. Que tem reao alcalina - Bicarbonato - Qum. Qualquer sal que tenha dois equivalentes de cido carbnico por um de uma substncia bsica - Carbonato - Qum. Qualquer sal do cido carbnico

O carbono inorgnico, presente em ecossistemas aquticos na forma de CO2, H2CO3, HCO3- e CO32-, muito importante para eles, pois influi na produtividade primria, nas cadeias alimentares e na sucesso biolgica. A principal fonte de carbono inorgnico nesses sistemas o gs carbnico, originado da respirao e decomposio de seres vivos, carreado pelas chuvas e guas subterrneas, ou dissoluo de sedimentos carbonatados do leito do corpo dgua (Esteves, 1998). Dentre os parmetros nos quais o carbono inorgnico influi est a alcalinidade, tida como a capacidade de tamponamento no ambiente aqutico. A alcalinidade total medida no laboratrio atravs de titulao potenciomtrica at pH 4,35, conforme a tcnica descrita em Mackereth et al. (1978), sendo os resultados expressos em meq. CO2/L. Surgiu, entretanto, em sala, a dvida sobre este valor de pH: por que a capacidade tamponante do meio acaba em pH 4,35? A resposta est nos equilbrios qumicos de dissoluo e dissociao do gs carbnico. CO2 (aq)Primeiro, ocorre a dissoluo do CO2 (1). (1) CO2 (g) temperatura ambiente, a solubilidade do dixido de carbono cerca de 90 cm3 de CO2 por 100 cm de gua (cl/cg = 0.8). Em seguida, se estabelece um equilbrio entre o CO2 dissolvido e o H2CO3 (2). (2) CO2 H2CO3 (aq)(aq) + H2O (l) Alcalinidade Total A alcalinidade total a capacidade da gua de neutralizar sua acidez, dada pela soma de bases titulveis. expressa em mg/L de carbonato de clcio (CaCO3), Uma quantidade expressiva de bases, incluindo carbonatos, bicarbonatos, hidrxidos, silicatos, fosfatos,

amnia e vrios compostos orgnicos, ocorre na gua. Entretanto, os bicarbonatos, carbonatos, e hidrxidos so considerados as bases predominantes nas guas naturais, e nos viveiros de aqicultura os bicarbonatos e os carbonatos so encontrados em maiores concentraes do que as outras bases. Os carbonatos alcalinos terrestres como a calcita e a dolomita so as principais fontes de bases na gua A alcalinidade total da gua derivada principalmente da dissoluo do calcrio dos solos, de modo que a concentrao da alcalinidade total determinada principalmente pelas caractersticas do solo. Por exemplo, viveiros em reas com solos arenosos freqentemente apresentam uma alcalinidade total abaixo de 20 mg/L, enquanto os viveiros construdos em reas com solos calcrios podem apresentar uma alcalinidade total acima de 100 mg/L. Outros fatores como o clima tambm influenciam, como por exemplo, os viveiros localizados em regies ridas possuem solos com maior alcalinidade total do que viveiros localizados em regies midas. Considerando que guas com pH acima de 4,5 podem conter bicarbonato, isso significa que amostras de gua que se tornam amarelas em funo da adio do indicador alaranjado de metila contm alcalinidade. Dureza Total

A cintica desta reao lenta. No equilbrio, apenas uma pequena frao (0.2 1%) do CO2 dissolvido convertido a H2CO3, conforme a equao: