Litosfera (Parte 2)

Prof. Julio C. J. Silva

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas

Depto. de Química

Juiz de Fora, 2o semestre, 2019

QUI 163 – Química Ambiental

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Propriedades Físico-Químicas do Solo

MEV (microscopia eletrônica de varredura)

Propriedades Físico-Químicas do Solo

Capacidade de Troca Catiônica (CTC)

• Quantidade total de cátions que um solo, ou algum de seus constituintes, pode adsorver e trocar a um pH específico, em geral pH 7,0.

• No solo, a CTC é devida à superfície específica e às cargas inerentes ou acidentais de colóides eletronegativos, como os minerais de argila, a sílica coloidal e o húmus.

• Fertilidade CTC, adsorção de cátions

Capacidade de Troca Catiônica (CTC)

Capacidade de Troca Catiônica (CTC)

• Água da Chuva

• Intemperismo

• Plantas e Microrganismos

• Decomposição da Matéria Orgânica

• Fertilizantes

Origem da acidez do solo

SO2 + ½ O2 + H2O = H2SO4

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

CO2 + H2O = H2CO3

pH 5,6 (chuva normal) pH <4,6 (chuva ácida)

• Intemperismo – Hidrólise de cátions do material de origem

– Al3+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

– Fe3+ + H2O = Fe(OH)2+ + H+

– Mn2+ + H2O = MnO2 + 4H+

– O Alumínio é mais abundante devido aos minerais alumino-silicatos que compõem a maior parte das rochas

Origem da acidez do solo

Origem da acidez do solo

• Plantas e Microrganismos

– Respiração CO2 ácido carbônico

– Exportação pelas Culturas remoção de cátions básicos

– Exsudação Radicular ácidos orgânicos e prótons H+

Origem da acidez do solo

• Plantas e Microrganismos

Origem da acidez do solo

(Fonte: McMilan adaptado e traduzido por Aegro)

Origem da acidez do solo

Origem da acidez do solo

Porque corrigir a acidez do solo ?

Correção da acidez do solo

Correção da acidez do solo

BENEFÍCIOS DA CALAGEM

Efeitos do Al+3 no sistema radicular da soja

Fertilidade do solo

“É a capacidade do solo de ceder elementos essenciais às plantas”

• Reservatório atmosfera:

– Agua da chuva (H2O)

– Carbono (CO2)

– Oxigênio (O2)

– Nitrogênio (N2)

Fertilidade do solo

• Para o crescimento da planta, com exceção desses quatro elementos principais, todos os demais (macro e micronutrientes) devem

encontrar-se no solo.

• Portanto, os vegetais conseguem desenvolver-se em cada ambiente à medida que

encontram no solo os elementos que lhe são indispensáveis (conceito de fertilidade).

Fertilidade do solo

• Elementos essenciais aos vegetais não são inesgotáveis.

• Após utilização pelas plantas, esses elementos participam de ciclos biogeoquímicos

fertilidade do solo!!!!!

• Se os forem interrompidos????

Solo vai se tornando progressivamente estéril ou improdutivo.

Fertilidade do Solo

Interação Solo-Planta • A RIZOSFERA região do solo sob influência direta da

presença das raízes, com características distintas das do solo, é a região onde ocorre a maior parte das interações entre microrganismos e plantas (Lynch, 1982; Foster, 1986).

• A rizosfera é um habitat mutável, sendo que a sua composição e a sua estrutura são influenciadas durante o ciclo vegetativo.

• Suas dimensões também são determinadas pelo tipo, composição e umidade do solo.

• A planta pode modificar as características químicas do solo nas proximidades de suas raízes através dos fragmentos descascados da superfície das raízes e dos exsudatos radiculares solúveis, enriquecendo o solo com uma variedade de compostos orgânicos; do consumo de O2 e liberação de CO2

Interação Solo-Planta

Interação Solo-Planta • Deficiência de fertilidade do solo, após a avalanche de lama e rejeitos de

mineração.

• Problemas físicos. Surgiu uma nova camada na parte superior do solo que é praticamente inerte

• Não é tóxico

• O material que está se sedimentando não apresenta condições para a germinação de sementes, nem para o desenvolvimento radiculares das plantas.

• Dificuldade de infiltração de água, o nível de matéria orgânica necessário para a vida microbiana do solo também foi bastante prejudicado

• O estudo aponta redução no solo dos níveis de potássio, magnésio e cálcio que são necessários para o desenvolvimento de atividades agrícolas.

• O pH, que mede a acidez do solo, também foi alterado.

• A tendência é que o solo fique bastante compactado por causa dos altos teores de silte e areia fina com baixa presença de argila.

Produtividade • A produção de vegetais por área de solo

• Sentido ecológico:

1. Produção total de matéria vegetal (produção primária)

2. Produção de animais herbívoros (produção secundária)

3. Produção de animais predadores (produção terciária).

• Na primeira metade do século XIX, o químico alemão Justus von Liebig (1803 – 1873) propôs a Lei do mínimo (Lei de Liebig).

“Verificou que o elemento essencial que se encontra em menor disponibilidade no ambiente limita o crescimento do vegetal”.

Produtividade

1. A limitação do crescimento do vegetal dá-se por falta, e não por excesso, de um elemento componente do ambiente;

2. O fator em mínimo é o elemento que se encontra em quantidades mínimas em relação às necessidades da planta;

3. Os microelementos ou micronutrientes, os quais entram na composição das plantas em quantidades mínimas, também podem controlar seu crescimento

4. Atualmente, sabe-se que a lei de Liebig não está associada apenas às substâncias químicas dissolvidas no solo, mas também aos ciclos biogeoquímicos, aos componentes químicos do ar (p.e. gás carbônico) e aos fatores físicos, como luz, temperatura, umidade, etc…

Contaminação - Sedimentos

Manejo do Solo

• Aumento da população com o tempo...

• Nômades pequenos grupos (pastores e/ou caçadores).

• Sedentário o homem aprendeu a utilizar o ambiente para obter benefícios e conforto (colheita)

• O cultivo do solo iniciou-se há cerca de dez mil anos com os Sumérios, na Mesopotâmia, às margens dos rios Tigre e Eufrates (atualmente onde se localiza o Iraque).

• Depois, há cerca de oito mil anos iniciaram-se as plantações no vale do Rio Nilo, no Egito (Rodrigues, 2001).

• Fertilidade padrões de produtividade suficientes para sustentar população mais numerosa

Manejo do Solo

• Manejo do solo intervenção humana na constituição e estrutura física do solo podia aumentar a produtividade.

• terras escuras constituídas de um material gelatinoso e macio unindo as partículas (húmus), associava partículas com maior diâmetro, tornando o solo mais poroso e permeável.

Manejo do Solo

• Aração

• Adubação

• Sequestro de carbono

• Irrigação (salinização)

• Pesticidas/Herbicidas

• Ocupação/Mineração

Manejo do Solo

• Sequestro de carbono

Manejo do Solo

Recuperação de Solos Contaminados

• Biorremediação: – utilização de organismos vivos, especialmente

microrganismos, para degradar poluentes ambientais.

– Para que uma técnica de bioremediação funcione efetivamente, os resíduos deverão ser e estar susceptíveis à degradação biológica.

– Além disso, as condições ambientais, tais como pH, temperatura e nível de oxigênio devem ser adequadas para a atuação dos microrganismos.

• Fitorremediação: – Uso de vegetação para a descontaminação in situ de solos e

sedimentos, eliminando metais e poluentes orgânicos

Recuperação de Solos Contaminados