rede são paulo de - acervodigital.unesp.br · mos presentes na água. a presença de bactérias,...

Rede So Paulo de

Cursos de Especializao para o quadro do Magistrio da SEESP

Ensino Fundamental II e Ensino Mdio

So Paulo

2011

UNESP Universidade Estadual PaulistaPr-Reitoria de Ps-GraduaoRua Quirino de Andrade, 215CEP 01049-010 So Paulo SPTel.: (11) 5627-0561www.unesp.br

Governo do Estado de So Paulo Secretaria de Estado da EducaoCoordenadoria de Estudos e Normas PedaggicasGabinete da CoordenadoraPraa da Repblica, 53CEP 01045-903 Centro So Paulo SP

1

ficha sumrio tema

SumrioVideo da Semana ...................................................................... 3

Poluio das guas ........................................................................3

Contaminao biolgica .............................................................................4

Petrleo ......................................................................................................5

Detergentes sintticos .................................................................................5

Defensivos agrcolas ...................................................................................6

Poluio por fertilizantes agrcolas .............................................................6

Poluentes orgnicos biodegradveis ............................................................7

Oxignio presente na gua. .........................................................................7

Contaminao por metais txicos ...............................................................9

Bioacumulao e biomagnificao ............................................................ 11

Poluio fsico-qumica ............................................................................. 12

A qumica da parte slida da Terra ..............................................14

4.1 - O solo ..............................................................................................14

4.2 - Formao do solo .............................................................................17

Clima ........................................................................................................18

Relevo .......................................................................................................18

Material de origem ................................................................................... 18

Organismos .............................................................................................. 18

2

ficha sumrio tema

Tempo ...................................................................................................... 18

4.3 - Tipos de rochas: .............................................................................. 19

Rochas gneas ou magmticas: ................................................................. 19

Rochas Sedimentares: ............................................................................... 19

Rochas Metamrficas: .............................................................................. 19

4.4 - Intemperismo ................................................................................... 19

Intemperismo Fsico ................................................................................. 20

Intemperismo Qumico ............................................................................ 21

4.5 - Composio do solo ......................................................................... 23

Material inorgnico: ................................................................................. 23

Material orgnico: .................................................................................... 23

Material slido que compes o solo: ......................................................... 24

Tipos de Solos .......................................................................................... 26

Perfil do Solo ............................................................................................ 27

Caractersticas do solo .............................................................................. 28

4.6 - pH do solo e potencial redox ........................................................... 29

Potencial Redox ....................................................................................... 32

3

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem

a 3ficha sumrio tema

Video da Semana

Poluio das guasNessa semana continuaremos com os estudos sobre a Hidrosfera, mas focando nos pro-

blemas ambientais iniciando com a Poluio das guas.

Entende-se por poluio das guas a alterao de suas caractersticas por quaisquer aes ou interferncias naturais ou provocadas pelo homem que confere mesma, aspectos inde-sejados. A poluio deve estar associada ao uso que se faz da gua e deve se considerar que mesmo a gua com aparncia satisfatria pode conter substncias txicas ou microorganismos patognicos que tornam seu uso invivel enquanto guas com aspecto desagradvel podem ter determinadas utilizaes.

Os termos poluio e contaminao so s vezes utilizados como sinnimos erroneamen-te j que so conceitualmente diferentes. A contaminao refere-se presena na gua de substncias ou microorganismos nocivos a sade que no causam desequilbrio ecolgico ao ambiente aqutico. A poluio refere-se ocorrncia de espcies qumicas ou a fatores fsicos como calor excessivo nos corpos de gua que podem levar a desequilbrios ecolgicos sem que isso signifique necessariamente restries ao seu consumo pelo homem.

4

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Os poluentes e contaminantes so introduzidos no meio aqutico por fontes pontuais ou difusas. As fontes pontuais so localizadas e por isso, facilmente identificadas como, efluentes domsticos e industriais, derramamentos acidentais, atividades de minerao, enchentes, etc.

As fontes difusas so aquelas que no tm um ponto especfico de lanamento e ocorrem ao longo das margens dos rios como substncias provenientes de prticas agrcolas, residncias dispersas, deposies atmosfricas, enxurradas em solo, etc. (ROCHA et al., 2009).

Os poluentes so classificados de acordo com sua natureza e com os principais impactos causados pelo seu lanamento no meio aqutico originando os diferentes tipos de poluio e contaminao descritos a seguir.

Contaminao biolgica

Deve-se a presena de microorganismos patognicos, especialmente na gua potvel. Acre-dita-se que aproximadamente 4 bilhes de pessoas no mundo no tm acesso gua potvel tratada e 2,9 bilhes de pessoas vivem em reas sem coleta ou tratamento de esgoto. Muitas doenas como a clera, febre tifide, diarria, hepatite A, so transmitidas por microorganis-mos presentes na gua. A presena de bactrias, vrus, larvas, parasitas e coliformes fecais nas guas so resultado da precariedade ou falta de saneamento bsico das cidades.

O controle ou a desinfeco simples e feita por meio da fervura da gua ou pela adio de hipoclorito de sdio (NaClO).

Poluentes Orgnicos recalcitrantes ou refratrios

Esta classe de poluentes inclui principalmente os compostos orgnicos sintticos no bio-degradveis ou aqueles que apresentam taxa de biodegradao muito lenta. O impacto intro-duzido por esses compostos est associado sua toxicidade. Eles no causam a diminuio do oxignio dissolvido na gua em funo da baixa taxa de biodegradao apresentada.

importante que vejam o BOX 4 que contm informaes importantes para o estudo dos POPs.

Alguns exemplos de compostos orgnicos dessa natureza so:

http://acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/39958/17/qui_m4d8_tm03_box4.pdfhttp://acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/39958/17/qui_m4d8_tm03_box4.pdf

5

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Petrleo

O petrleo composto por uma mistura de vrios compostos orgnicos que apresentam diferes taxas de biodegradabilidade e toxicidade para muitos organismos. A Poluio por pe-trleo afeta principalmente os oceanos nas etapas de extrao e transporte do mesmo. 600 Mil Toneladas so derramadas em acidentes ou descargas ilegais e nas plataformas de explorao

Entre os principais impactos causados ao ambiente esto: a formao de uma pelcula de petrleo na superfcie da gua que dificulta a troca gasosa entre o ar e a gua, a vedao dos estmatos das plantas e rgos respiratrios dos animais e a ao de substncias txicas nele contidas para muitos organismos.

Os oceanos so importantes na manuteno das condies favorveis para a vida do pla-neta. Respondem por 16% da oferta de protena animal do planeta. A fotossntese realizada por fitoplnctons e por outras plantas marinhas produz oxignio, O2(g), que liberado para a atmosfera, consome gs carbnico, CO2(g), que retirado da atmosfera. O CO2(g) arrastado por correntes profundas demorando sculos para retornar atmosfera. Os oceanos so impor-tantes fixadores de gs carbnico, contm 20 vezes mais CO2(g) do que o que h em todas as florestas do mundo e em outras biomassas terrestres.

Se o fitoplncton desaparecer dos oceanos por efeito da poluio por petrleo que impede a entrada luz e a realizao da fotossntese, teremos decrscimo da concentrao de O2(g) na atmosfera, excesso de CO2(g) na atmosfera e elevao na temperatura do planeta e desequil-brio nos ecossistemas.

Detergentes sintticos

Esse poluente causa maior impacto nas guas interiores (dos rios e lagos) do que nas guas ocenicas, sendo em geral mais txicos para os peixes do que para o homem. So introduzidos nos corpos de gua por esgoto domstico no tratado. Causam desequilbrio ambiental uma vez que formam uma camada de molculas de detergente na interface ar - gua, afetando a troca de gases entre o ar e a gua diminuindo a tenso superficial da gua e afetando a vida de insetos que dependem dessa propriedade para sobreviverem. Alm disso, os detergentes contm em sua composio polifosfatos que contribuem para a eutrofizao das guas dos rios e lagos. Podem conter tambm outras substncias como enzimas que degradam gorduras que podem afetar a vida dos organismos aquticos.

6

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Defensivos agrcolas

Os defensivos agrcolas so uma classe de compostos sintticos e na sua maioria recalcitran-tes. A contaminao dos corpos de gua por esses compostos so atribudas s ms prticas de aplicao nas lavouras. Parcela considervel do total aplicado nos campos agriculturveis atinge principalmente, rios e lagos por meio de correntes atmosfricas. Agricultores fazem o despejo de restos de solues e lavagem dos equipamentos utilizados na aplicao de forma inadequada. Fazem tambm a aplicao fora das normas sendo que o excesso que permanece no solo carregado aos rios pela ao erosiva das chuvas. Deve-se destacar que a mata ciliar dos rios desempenha papel importante na reteno desse material carreado pela eroso das chuvas protegendo o aporte dos agroqumicos nas guas por essa via.

Muitos so resistentes biodegradao, so estveis, entram na cadeia alimentar e podem ser mutagnicos, cancergenos ou teratognicos.

Poluio por fertilizantes agrcolas

O excesso de fertilizantes agrcolas, a base de sais de nitrognio e fsforo, aplicados nos campos agrcolas chega aos corpos de gua de superfcie e subterrnea, principalmente, pela ao das chuvas. O excesso desses nutrientes leva ao crescimento excessivo e acelerado de alguns organismos aquticos, como as algas macroscpicas, inviabilizando determinados usos dos recursos hdricos superficiais e subterrneos. Esse fenmeno conhecido como eutrofiza-o das guas perceptvel pela colorao verde dada pelo excesso de algas na gua que causa uma srie de desequilbrios no ambiente aqutico. As algas cobrem a superfcie prejudicando a difuso do oxignio atmosfrico na gua. Impede tambm a entrada de luz na gua dimi-nuindo a atividade fotossinttica que leva a um decrscimo na concentrao de oxignio com consequente morte de peixes e putrefao anaerbica das mesmas liberando substncias com odor desagradvel como o H2S.

Nitrato em gua tambm prejudicial sade de crianas abaixo de seis meses. Provoca a reduo da habilidade da hemoglobina transportar O2. A hemoglobina contm Fe(II) que se liga reversivelmente ao O2. O trato intestinal de crianas favorvel s bactrias redutoras de nitrato, favorecendo o aumento da concentrao de nitrito que faz a oxidao do Fe(II) da hemoglobina a Fe(III) que perde a capacidade de complexar O2, doena chamada de meta--hemoglobinemia. A meta-hemoglobina uma forma de hemoglobina que no se liga ao oxignio quando o on ferroso, Fe(II), do grupo heme da molcula de hemoglobina oxidado ao on frrico, Fe(III).

7

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Sob condies cidas do estmago, nitrito pode ser convertido a cido nitroso que reage com aminas secundrias presente no organismo formando as n-nitrosaminas.

NaNO2 + H3O+ HNO2 + H2O + Na+

CH3-NH-CH3 + HNO2 (CH3)2-N-NO + H2O

Amina secundria N-nitrosamina

Abundante no mundo Insolveis em gua

biolgico carcinognicas

Poluentes orgnicos biodegradveis

A origem antrpica desses poluentes o despejo de esgotos domsticos sem tratamento prvio em corpos de gua. A matria orgnica biodegradvel, constituda principalmente por protenas, carboidratos e gorduras, ser degradada pelos microorganismos decompositores ae-rbicos ou anaerbicos. Se houver oxignio dissolvido no meio h exploso na populao de microorganismos que consomem oxignio, bactrias aerbicas, com formao de CO2, H2O e os tomos de N e S das protenas vo a sulfato (SO4-2) e nitrato (NO3-), respectivamente. Se o consumo de oxignio for maior que a capacidade do meio em rep-lo, haver seu esgotamento e a inviabilidade da existncia de vida para os peixes e outros organismos aerbicos. Na au-sncia de oxignio dissolvido no meio, a decomposio ser anaerbica com formao de gs metano (CH4), gs sulfdrico (H2S) e amnia (NH3) ou on amnio (NH4+) prioritariamente. Aqui tratamos, o impacto devido ao despejo de esgotos domsticos em corpos de gua como o responsvel pelo decrscimo da concentrao do oxignio dissolvido na gua e no pela pre-sena de substncia txicas nesses despejos.

Oxignio presente na gua.

O O2 dissolvido o agente oxidante mais importante em guas naturais, ocorrendo sua reduo, passando do estado de oxidao zero a -2 estando o processo representado pelas semi - reaes a seguir:

Soluo cida: O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l)

Soluo bsica: O2(g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq)

8

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


O fornecimento de O2 se d, por atividade fotossinttca e por difuso para a fase aquosa, do oxignio presente na atmosfera atravs da superfcie lquida atingindo-se o equilbrio O2(g) O2(aq), sendo a constante de equilbrio a constante da Lei de Henry (KH) que de-termina a quantidade de oxignio dissolvido em funo da presso parcial do oxignio (PO2) e da temperatura,

[O2] = KH . PO2

Tendo a Presso parcial de O2 no ar seco, PO2 = 0,21 atm e KH em dada temperatura, pode - se calcular a quantidade de oxignio dissolvido na gua naquela temperatura.

Alguns fatores como poluio trmica, presena de matria orgnica e microorganismos aerbicos em excesso, diminuem a concentrao do oxignio dissolvido (O2(aq)). No caso de haver um consumo de oxignio muito rpido, a reposio lenta e torna-se ineficiente. O dficit de oxignio a quantidade de oxignio em mg/L para se ter a saturao a uma certa temperatura.

Quanto maior a quantidade de natria orgnica disponvel, maior ser a populao de mi-croorganismo e maior portanto, a quantidade de oxignio de que necessitam. Por isso dizemos que quanto maior for a quantidade de matria orgnica introduzida na gua maior ser a quan-tidade de oxignio que dela consumida. Ou seja, a capacidade da matria orgnica, presente na gua, em consumir O2 chamada de Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO) porque se realiza por meio de atividade biolgica ou bioqumica da matria orgnica genrica, indicada por CH2O, representada pela equao: CH2O + O2(g) CO2(g) + H2O(l). Determina-se a quantidade de O2(aq) antes e aps um perodo de 5 dias em que a amostra fica selada no escuro (DBO5).

A melhor maneira de quantificar os poluentes orgnicos faz-lo pelo oxignio requerido para sua oxidao. Neste particular, faz-se distino entre a demanda bioqumica de oxignio e a Demanda Qumica de Oxignio.

A demanda qumica de oxignio (DQO) determinada por meio de uma reao com oxidantes energticos fortes como o permanganato de potssio (KMnO4)em meio cido ou o dicromato de potssio (K2Cr2O7)em soluo aquosa acidificada com cido sulfrico (H2SO4). Frequentemente utilizado o dicromato de potssio cuja equao de reduo do mesmo e da oxidao da matria orgnica apresentada a seguir,

9

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


2 Cr2O72-(aq) + 28 H+(aq) + 12e- 4 Cr3+(aq) + 14 H2O(l)

3 CH2O + 3 H2O(l) 3 CO2(g) + 12 H+(aq) + 12 e-

Na prtica adiciona-se um excesso de Cr2O72- e a soluo resultante retrotitulada com Fe2+ at o ponto final.

Na oxidao por microorganismos aerbicos, estes utilizam o oxignio como fonte oxidan-te: 3 O2(g) + 12 H+(aq) + 12 e- 6 H2O(l)

Para calcular a DQO deve-se considerar que 3 mols de O2 oxida 3 mols de C enquanto 2 mols de dicromato oxida 3 mols de C. Portanto, o nmero de mol de O2 requerido na oxidao 1,5 vezes (3/2) o nmero de mol de dicromato utilizado. A vantagem da DQO de ser um mtodo mais rpido que a DBO.

guas poludas com resduos de animais, alimentos ou esgoto apresentam demanda de O2 superior solubilidade de equilbrio do oxignio, como resultado h um rpido decrscimo da concentrao de O2(aq) com a consequente mortandade de peixes e outros organismos aquticos.

Sugesto de atividade: Uma amostra de 25 mL de gua de rio foi titulada com Na2Cr2O7 0,0010 mol L-1, necessitando de 8,3 mL para atingir o ponto final. Qual a Demanda Qumi-ca de Oxignio, em miligramas de O2 por litro de amostra?

Contaminao por metais txicos

To problemticos quanto os poluentes orgnicos, os poluentes inorgnicos constituem-se basicamente dos metais txicos, Cobre (Cu), Zinco (Zn), Cromo (Cr), Chumbo (Pb), Cdmio (Cd), Mercrio (Hg), Nquel (Ni), Estanho (Sn) , Arsnio (As) e seus derivados. Os metais presentes na litosfera podem ciclar no ambiente tanto como resultado de atividade geolgica quanto de atividade humana.

Atravs dos tempos, muitos sais desses metais tm sido retirados naturalmente das rochas num processo de lixiviao indo se acumular nos lagos, rios e oceanos. Apesar disso a concen-trao natural dos ctions dos metais txicos nesses corpos de gua nunca chega a ser txica, porque h na gua substncias (cidos orgnicos) que se combinam com determinadas esp-cies inicas desses metais, formando compostos inofensivos chamados quelatos, que acabam por sedimentar-se.

10

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Porm, a intensificao das atividades industriais, nos ltimos 50 anos, tem introduzido me-tais txicos nas guas numa quantidade muito maior do que a natural, causando a poluio. A Tabela 8 mostra as principais indstrias que apresentam metais txicos, em quantidade signifi-cativa, nos seus efluentes lquidos.

A ao prejudicial muito diversificada. Entre os mais perigosos esto o mercrio, o cdmio, o chumbo e o arsnio. A toxicidade depende da forma qumica do elemento, isto , de sua es-peciao. As formas insolveis passam atravs do corpo humano sem causar grandes danos. As formas mais txicas so aquelas que causam doenas imediatas ou morte e aquelas que podem passar atravs da membrana protetora do crebro ou da que protege o feto em desenvolvimento.

Tomamos como exemplo o mercrio. O mercrio o mais voltil de todos os metais e seu vapor altamente txico, difunde-se dos pulmes para a corrente sangunea, penetra no crebro e o resultado um grave dano ao sistema nervoso central que se manifesta por dificuldades na coordenao, na viso e no sentido do tato. O on de mercrio Hg2+ a espcie menos txica, no atravessa as membranas biolgicas, pode causar danos ao rim e ao fgado. O metilmercrio (CH3Hg+) a forma mais txica do mercrio, pois pode atravessar tanto a barreira do crebro quanto a barreira placentria humana, apresentando duplo risco. A espcie Hg22+ a menos txi-ca porque forma o sal insolvel Hg2Cl2 no estomago. A Organizao Mundial da Sade (OMS) limita em 0,001mg/L a quantidade mxima de mercrio na gua.

Ramo IndustrialMetal Txico

Cd Cr Cu Hg Pb Ni Sn ZnPapel X X X X X X

Petroqumica X X X X X X

Fertilizantes X X X X X X X

Refinarias de Petrleo X X X X X X

Usinas Siderrgicas X X X X X X X XTabela 8: Indstrias que liberam metais txicos nos seus efluentes industriais (Magossi; Bonacella, 1990).

Os metais apresentam-se como poluentes da gua e como contaminantes de nossos alimen-tos. So, em sua maioria, transportados por via area, seja como gases ou adsorvidos em mate-rial particulado em suspenso e a deposio ocorre por via seca ou mida por meio das guas das chuvas. Os aterros sanitrios tambm contribuem para a contaminao de guas subter-rneas, crregos e riachos; a minerao e o garimpo tambm poluem rios e mares. Os oceanos recebem aproximadamente 400.000 toneladas de metais txicos sendo cerca de 80.000 tone-lada s de mercrio (BAIRD, 2002).

11

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Uma sugesto para fazer com os alunos em sala de aula uma pesquisa das formas txicas do chumbo, arsnio e cdmio.

Embora o vapor de mercrio seja altamente txico, em geral os metais na sua forma de elementos livre condensados no so particularmente txicos. Algumas formas catinicas so txicas e tambm quando ligados a cadeia carbnicas curtas. Do ponto de vista bioqumico, o mecanismo de ao txica deriva da forte afinidade dos ctions metlicos pelo enxofre presen-te nos grupos sulfidrilas presente nas enzimas que controlam a velocidade de reaes metab-licas importantes. A ligao metal-enxofre afeta a atividade da enzima que passa a no atuar com normalidade afetando a sade humana de maneira de favorvel e s vezes fatal. A reao dos ctions metlicos M2+, onde M Hg, Pb ou Cd com os grupos sulfidrilas das enzimas pro-duzem sistemas estveis como R-S-M-S-R que anloga a reao do composto inorgnico simples H2S com os ctions metlicos produzindo o composto insolvel MS.

Um tratamento comum para o envenenamento agudo causado por metais txicos consiste na administrao de um composto que forma um complexo mais estvel com o metal, ou seja, atrai o metal de maneira mais forte que a enzima, sendo o complexo solubilizado e excretado pelo organismo. Um composto usado no tratamento de envenenamento por mercrio e chum-bo a Antilewisita Britnica (BAL) cuja frmula molecular CH2(OH)CH(SH)CH2(SH). Suas molculas contm dois grupos -SH que capturam conjuntamente o metal. Outro com-posto utilizado o sal de clcio do cido etilenodiaminotetractico (EDTA) que extrai e solu-biliza a maioria dos ons metlicos (BAIRD, 2002).

Bioacumulao e biomagnificao

Os organismos, principalmente os aquticos podem apresentar dois tipos de comportamen-to em relao aos metais e aos orgnicos persistentes. Ou so sensveis a um metal apresentan-do uma reao em relao ao txica ou no so sensveis, mas bioacumulam potencializan-do seu efeito nocivo ao longo da cadeia alimentar, colocando em risco os organismos situados no topo da cadeia alimentar.

BIO-ACUMULAO o processo no qual os organismos (inclusive humanos podem adquirir contaminantes mais rapidamente do que seus corpos podem elimin-los.

BIOMAGNIFICAO definido como o aumento na concentrao de um contaminan-te a cada nvel da cadeia alimentar. Esse fenmeno ocorre porque a fonte de alimento para organismos de um nvel superior na cadeia alimentar progressivamente mais concentrada.

12

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Substncias orgnicas hidrofbicas como muitos agroqumicos e compostos organome-tlicos de mercrio e de chumbo so encontrados em concentraes relativamente altas em tecidos de peixes e outros animais aquticos. Estes compostos possuem caractersticas no polares e, portanto, afinidade por meio apolar. Com isso se solubilizam na gordura no sendo excretados ou possuindo baixa taxa de eliminao, sendo ento bioconcentrados nos tecidos dos peixes.

O Hg quando presente na gua entra na cadeia alimentar, sendo metabolizado na sua forma mais txicas (metil-mercrio) e, assim, entra na cadeia trfica chegando aos seres humanos. Os peixes e outros organismos aquticos podem concentrar mercrio 3000 vezes a mais do que o encontrado nas guas. Portanto, o ideal seria no consumir peixes provenientes de regies poludas (BAIRD, 2002).

Poluio fsico-qumica

Vamos verificar como a alterao de parmetros como a turbidez, presena de substncias coloridas, aquecimento das guas, alterao do seu valor osmtico e alterao da acidez das guas interferem no equilbrio da vida naquele ambiente aqutico.

A presena de material particulado em suspenso que acarreta aumento de turbidez da gua assim como a presena de substncias coloridas limitam a penetrao da luz restringin-do a possibilidade de desenvolvimento de algas pelo decrscimo da capacidade fotossinttica e diminuindo a oxigenao das guas levando a mortandade de peixes e outros organismos aquticos. Em ambientes de turbidez muito elevada peixes morrem asfixiados por obstruo de seus rgos respiratrios, as suas brnquias. Alem disso adsorvem e concentram os poluen-tes biolgicos e os poluentes qumicos

A diminuio da solubilidade de O2 em gua com o aumento da temperatura um dos efeitos da poluio trmica de lagos e rios. O efeito particularmente srio em lagos profun-dos porque gua morna menos densa que gua fria e tende a ficar na superfcie impedindo a dissoluo de oxignio nas camadas mais profundas sufocando e levando a morte toda a vida aqutica dependente de oxignio. Para as guas de um rio na temperatura de 10 C, 19 C e 35 C temos que a concentrao de oxignio dissolvido de 11,3 mg L-1; 9,0 mg L-1 e 7,0 mg L-1, respectivamente.

13

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


As membranas em sistema biolgicas e substncias sintticas como o celofane, so semiper-meveis. Quando em contato com uma soluo eles permitem que determinadas molculas pas-sem atravs de seus poros bloqueando molculas e ons maiores do soluto. Colocando a membra-na entre duas solues de diferentes concentraes as molculas do solvente movimentam-se em ambos os sentidos pela membrana. Entretanto, a concentrao do solvente maior na soluo contendo menos soluto, logo a taxa na qual o solvente passa da soluo menos concentrada para a mais concentrada maior que a taxa no sentido oposto. Esse processo onde h um movimento das molculas de solvente da soluo menos concentrada para a mais concentrada chamado de osmose. A osmose tem papel importante nos seres vivos. Colocando uma clula em um meio com concentrao salina superior do interior celular (soluo hipertnica) a gua se move para fora provocando o murchamento e morte da clula, assim como se o meio extracelular for uma soluo mais diluda, ou hipotnica, que o meio intracelular o fluxo natural de solvente ocorre para o interior da clula at a equalizao da presso osmtica, provocando ruptura e morte celular por um processo chamado hemlise. Portanto, para manter a integridade das clulas do sangue, solues injetadas no fluxo sanguneo nas transfuses e alimentao intravenosa devem ser isotnicas com o sangue, o que significa dizer que devem ter a mesma presso osmtica do sangue. A osmose tambm constitui a base da dilise.

O aumento da salinidade da gua de um rio, provocado por despejos industriais, esgotos, pode destruir grande nmero de seres principalmente microscpicos. Um animal de gua doce, a concentrao de sal no interior das clulas superior da gua e h tendncia da gua entrar na clula continuadamente exixtindo tambm um mecanismo de expulso sistemtica do excesso de gua do interior da clula. Esse equilbrio entre a entrada e sada de gua da clula afetado quando se altera a concentrao salina do meio.

A acidez da gua tambm outro fator que pode afetar a vida dos organismos aquticos que so adaptados, em geral, a condies prximas da neutralidade. O pH da maior parte das guas naturais contendo organismos vivos est entre 6,5 e 8,5. Para nveis de pH abaixo de 4,0 , todos os vertebrados, a maioria dos invertebrados e muitos microorganismos so destrudos. A fonte primria da acidez natural das guas o CO2(g) que reage com a gua para formar cido carbnico (H2CO3) e a de alcalinidade natural o carbonato, proveniente de rochas. A causa provvel de variaes de acidez e alcalinidade natural a poluio industrial.

Como verificado no item II.4 as molculas da superfcie da gua esto sujeitas a uma atra-o unilateral, pois a atrao pelas molculas do lquido que esto abaixo muito maior que a atrao pelas molculas de ar. As molculas da pelcula superficial so mais coesas entre si

14

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


originando o fenmeno da tenso superficial. A vida de grande nmero de seres aquticos de-pende dessa pelcula. Os detergentes quando adicionados a gua formam uma pelcula superfi-cial reduzindo a fora de coeso entre as molculas de gua diminuindo a tenso superficial da mesma. As molculas de gua passam a ter maior poder de difuso ou penetrao, e penetram melhor nos tecidos das roupas e solubilizam leos e gorduras. Os besouros aquticos perdem suas bolhas de ar e os patos mergulham perecendo afogados. Os detergentes, tambm, aumen-tam a permeabilidade da membrana celular, fazendo com que as clulas mais expostas gua, como as brnquias dos peixes, percam muitos dos seus constituintes essenciais, por dissoluo no meio levando a morte dos mesmos.

A qumica da parte slida da TerraAps o estudo da Hidrosfera comeamos a abordagem sobre a Litosfera, que em termos

ambientais est ligada tanto ao ar quanto gua.

A Terra pode ser dividida em atmosfera, hidrosfera e litosfera, vamos estudar cada uma das partes separadas, mas lembrando-se que tudo est envolvido, pois como discutimos antes a qumica ambiental dinmica.

Considerando a Terra temos o ncleo, o manto e crosta terrestre. A crosta terrestre, por sua vez pode ser dividida em trs camadas: rocha matriz, subsolo e solo. Do ponto de vista am-biental concentraremos a ateno somente no solo e aspectos relevantes da sua manuteno para a sobrevivncia humana.

4.1 - O solo

O solo uma mistura de matria orgnica oriundas de restos de animais e vegetais, seres vivos e seus detritos em decomposio, fragmentos de rocha partculas minerais gua e ar em diversas propores variadas, dependendo do local onde retiramos a amostra.

Para a floresta importante, pois contribui com a formao de um planeta verde, para a agricultura importante, pois atravs dele obtemos o nosso alimento. Este tambm funciona como um filtro para a gua e d suporte para o crescimento de plantas, tornando-se assim um dos principais determinantes da composio da atmosfera do clima da Terra. o ponto de partida para extrao de diversos minerais, pois a partir dele que encontramos inmeras jazidas. Tambm o principal local para depsito e descarte de resduos slidos.

15

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


A densidade do solo reflete o contedo de minerais, de matria orgnica, gua e ar da sua composio.. A matria orgnica atua como agente de cimentao e desempenha um papel mui-to importante no desenvolvimento da estrutura do solo. Estrutura um termo usado para des-crever a maneira pela qual as partculas individuais so agregadas para formar unidades maiores

Em qualquer determinado volume de solo mineral, existe uma proporo aproximadamente igual de slidos e poros

A composio qumica do solo no nada homognea Em termos mdios de ordem de grandeza, os componentes do solo esto na seguinte proporo:

~ 45% de elementos minerais;

~ 25% de ar;

~ 25% de gua;

~ 5% de matria orgnica.

Essa proporo de cada um dos componentes varia de um solo para outro e mesmo em determinado local pode ocorrer variao sazonais como em perodos de maior ou menor pre-cipitao de chuva.

A partir da composio mdia do solo podemos afirmar que o solo constitudo por 3 fases:

Fase slida: formado de substncias provenientes de animais mortos, e de produtos da degradao biolgica feita por fungos e bactrias e predominantemente oriundas de rochas desagregadas por aes fsicas ou qumicas no local ou trazidas pelo ar ou gua

Fase lquida: A parte lquida proveniente principalmente por gua oriunda de preci-pitaes como chuvas, sereno, neblina, orvalho e degelo, etc. Nessa fase esto presentes substncias das fases slida e gasosa. A gua do solo pode conter inmeros materiais orgnicos e inorgnicos. Esta se infiltra, preenchendo os espaos existentes entre as partculas do solo. A quantidade de gua absorvida depende da permeabilidade do solo.

Fase Gasosa: A parte gasosa proveniente do ar existente na superfcie e apresenta os mesmos componentes presentes no ar atmosfrico com propores diferentes devido

16

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


decomposio de matria orgnica e as reaes ocorridas no solo, em biodegradao aerbia, por exemplo, predomina o dixido de carbono (CO2), em biodegradao anae-rbia predomina outros gases como o metano CH4)

Exemplo: Trabalhando com a presena de gua e ar no solo e com a densidade do solo. Uma amostra de solo em forma de cilindro, de 5 cm de dimetro e 8 cm de altura, contm 257 g de massa fresca de solo. Aps a secagem do solo a 110oC, a massa obtida foi de 196 g. Calcular

(i) o teor de gua gravimtrico do solo,

(ii) o volume de gua contido no solo,

(iii) a densidade do solo, antes e depois da secagem,

(iv) a porcentagem de espao poroso,

(v) a porcentagem de poros preenchidos com a gua, e

(vi) a porcentagem de espao poroso preenchido de ar.

Densidade da gua: 1,0 g/cm3 ou 1 g/mL

Densidade mdia das partculas no solo: 2,6 g/cm3 ou 2,6 g/mL

Volume da amostra de solo:

Dimetro= 5 cm raio (r) = 2,5 cm

Altura da amostra (h) = 8 cm

Volume da amostra cilndrica = rea da base circular x altura = .r2.h = 3,14 . (2,5)2. 8 = 157 cm3 ou 157 mL

(i) o teor de gua gravimtrico do solo:

[(257 - 196 g) / 257 g ] . 100 = 24%

(ii) o volume de gua no solo contedo:

(257-196 g) / (1,0 g/mL . 157 mL)] . 100 = 39%

17

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


(iii) densidade do solo:

257 g/ 157 mL = 1,63 g/mL solo mido

196 g/157 mL = 1,25 g/mL solo seco

(iv) a porcentagem de espao poroso:

Da densidade de partculas do solo, o volume de partculas na amostra de solo:

196 g/2,6 g/mL = 75,4 mL

Portanto: [(157 mL - 75,4 mL) / 157 mL] . 100 = 52%

(v) a porcentagem de poros preenchidos com a gua: 39%

(vi) a porcentagem de espao poroso preenchido de ar:

52% - 39% = 13%

Considerando os dados acima, qual a massa de solo em uma rea de 1 ha e uma profun-didade de 20 cm?

1 ha = 10.000 m2, portanto, volume de solo a 20 cm:

10.000 m2 . 0,2 m = 2000 m3

Densidade do solo 1,63 g/cm3 = 1,63 kg/m3

2000 m3 . 1,63 kg/m3 = 3260 kg de solo mido ou

2000 m3 . 1,25 kg/m3 = 2500 kg de solo seco.

4.2 - Formao do solo

O solo formado a partir dos trs grupos de rochas e tambm a partir de depsitos deixa-dos por geleiras ou outras formas de transporte de matria para locais como vales, encostas ou reas mais baixas de montanhas e serras.

Ao conjunto de processos que proporcionam a degradao e tambm decompo-sio das rochas d-se o nome de Intemperismo. A formao dos solos resultado da ao combinada de cinco fatores, que determinam as transformaes de minerais e produtos orgnicos nesse processo, so eles:

18

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Clima

Em geral as variveis climticas mais importantes so as precipitaes pluviomtricas, que condiciona uma maior disponibilidade de gua, facilitando a solubilizao e remoo dos constituintes solveis do solo e facilitando as reaes qumicas, a temperatura que afeta direta-mente a cintica das reaes, o vento que aumenta o processo de evaporao e tambm auxilia no transporte de material de um ponto a outro, e etc.

Relevo

Influencia de forma indireta o intemperismo dos minerais, pois condiciona a formao do solo em funo do tipo de paisagem. Dependendo do local pode haver maior quantidade de gua infiltrada no solo e aumentando a lixiviao da parte solvel, pode provocar um maior escoamento da gua e aumento da eroso com exposio de novas superfcies. A altitude tem uma influencia direta na presena de matria orgnica na composio, quanto mais alto menor a quantidade de matria orgnica.

Material de origem

o material a partir do qual o solo comea a se formar, ou seja, o ponto inicial. Nesse estado inicial ele pode ser constitudo por material de origem orgnica como produtos de de-composio de restos vegetais e animais e origina solos orgnicos, e pode ser constitudo de material de origem mineral como rochas e sedimentos.

Organismos

So os mais diversos e podem ser exemplificados como a vegetao, micro-organismos de-compositores, animais, entre outros, ou seja, a flora e a fauna do solo. Estes organismos podem provocar diversos tipos de reaes para o seu desenvolvimento, como reaes de oxidao de ferro II a ferro III que esto presentes em diversos minerais. Mesmo depois da formao, o sistema entra em equilbrio e a ao desses organismos contnua.

Tempo

a durao da ao dos processos de formao.

19

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


4.3 - Tipos de rochas:

As rochas so formadas por dois ou mais minerais agrupados. Um mineral pode ser defini-do como uma substancia inorgnica de composio qumica bem definida e que toma parte na composio das rochas, so conhecidos aproximadamente 2000 tipos de minerais. As rochas que podem originar os solos so classificadas de acordo com a sua formao:

Rochas gneas ou magmticas:

Procedentes da solidificao do magma expelido por vulces e podem ser subdivididas em dois tipos: intrusivas e extrusivas. As Rochas magmticas intrusivas so a formadas por solidifi-cao do magma em grandes profundidades, como por exemplo, o granito. As rochas magmticas extrusivas so formadas pela solidificao do magma na superfcie, como por exemplo, o basalto.

Rochas Sedimentares:

Procedem da acumulao, compactao e sedimentao de materiais que derivam de ou-tras rochas existentes ou de materiais orgnicos assim como da precipitao de substancias dissolvidas. So a maioria das rochas da superfcie dos continentes. Podem ser divididas em trs tipos: Clsticas (ou detrticas), orgnicas e qumicas. A rochas sedimentares clsticas so formadas a partir de detritos de outras rochas antigas, como o arenito. Rochas sedimentares orgnicas so formadas por restos de animais e vegetais mortos, como o calcrio. Rochas sedi-mentares qumicas so formadas quando os sedimentos de rocha dispersos ou dissolvidos em gua atingem a saturao, so exemplos calcita e dolomita.

Rochas Metamrficas:

Procedentes da transformao de outras rochas por efeito de alteraes na sua estrutura em decorrncia das modificaes a que esto sujeitas como aumento da temperatura e da presso, como o mrmore.

4.4 - Intemperismo

O ambiente ou as condies em que a maioria das rochas so formadas muito diferente do ambiente ou das condies encontradas na superfcie do planeta. A maior parte das rochas so formadas em ambientes com elevadas temperatura e presso, sob ausncia de luz, da pre-sena de organismos, entre outros. Quando estas rochas so expostas na superfcie do planeta,

20

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


encontram condies como temperaturas e presses menores e com grande variao ao longo do ciclo dia e noite e das estaes do ano, encontram a presena de uma grade variedade de organismos, variao de umidade, presena de luz, e etc. O conjunto destes fatores que leva degradao e decomposio das rochas denominado de INTEMPRIES, e sua ao cha-mada intemperismo.

Os processos de degradao e decomposio das rochas esto relacionados com dois fatores o primeiro e a natureza da rocha ou o tipo de rocha e a segunda so as condies do ambiente. Podemos dividir o intemperismo em fsico e qumico. Na natureza os processos ocorrem juntos e simultaneamente sendo impossvel separar o intemperismo fsico do intemperismo qumico.

Intemperismo Fsico

O intemperismo fsico o conjunto de processos que levam a fragmentao da rocha, sem modificao significativa da sua estrutura qumica. Estas fragmentaes podem ocorrer por vrios processos, como citados abaixo:

a) Variao de temperatura: as rochas so compostas por diversos minerais que possuem coeficientes de dilatao e contrao trmica diferentes, ou seja, estes minerais se dilatam e contraem de maneira diferente. Quando vrios minerais esto presentes e unidos em uma nica massa da rocha e so submetidos variaes de temperatura, cada mineral ir se dila-tar e contrair e em intensidades e direes diferentes. Este fenmeno cria tenses no corpo da rocha, o que ocasiona as fraturas.

b) Gelo: a gua acumulada em fendas nas rochas ocupam um determinado volume, com o abaixamento da temperatura e a formao de gelo este volume aumenta, pois o gelo tem uma densidade menor que a gua lquida e consequentemente leva a fratura das rochas.

c) Precipitao de sais: ocorre de maneira semelhante ao acmulo de gua, gua acumula-da nas fendas das rochas contem sais dissolvidos, com a evaporao da gua h um aumento na concentrao de sais, quando estes comeam a cristalizar ocorre a fratura da rocha.

d) Crescimento de razes: exemplo tpico desta fora os danos causados pelas razes de algumas rvores ao calamento em vrias cidades e locais. As espcies pioneiras arbustivas e arbreas com o crescimento das razes exercem grandes presses sobre as rochas, princi-palmente com o crescimento das razes entre as fendas.

21

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Todos os processos fsicos fragmentam as rochas e com isso a um aumento de rea Super-ficial Especfica, esse fenmeno a maior contribuio do intemperismo fsico a partir dessa etapa ocorre o intemperismo qumico.

Intemperismo Qumico

O intemperismo qumico o conjunto de reaes que levam modificao da estrutura dos minerais que compem a rocha. O intemperismo qumico aumenta com o aumento do intemperismo fsico, devido ao aumento de rea superficial dos minerais.

Assim como o intemperismo fsico, o intemperismo qumico ocorre porque o ambiente ou as condies na superfcie da crosta so muito diferentes daquelas nas quais as rochas se formaram. O intemperismo qumico ocorre a uma velocidade muito lenta do ponto de vista humano. As principais reaes so:

a) Hidratao:

o primeiro passo para o intemperismo qumico. Essa reao com a gua ocorre sem mudana na estrutura cristalina do mineral, mas importante, pois o primeiro passo para iniciar o processo de hidrolise. Um exemplo de reao

CaSO4 + H2O ---> CaSO4.2H2O

(anidrita) (gipsita)

b) Hidrlise:

Com a autoionizao da gua e formao de H+ e OH- ocorre uma reao com os minerais, rompendo ligaes e alterando a sua estrutura. Como o H+ substitui o metal na estrutura esta alterao pode fragmentar a rocha. uma reao muito importante para silicatos e carbonatos e a intensidade dessa reao usada como indicador do grau de in-temperismo sofrido pelo solo. Esse tipo de reao intensificado com a chuva cida. Um exemplo de reao mostrado abaixo:

2KAlSi3O8 + 2H+ + 9H2O --> 2Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 4H4SiO4

Ortoclsio Caulinita cido silcico

22

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


c) Oxidao e reduo:

uma reao em que ocorre o processo de transferncia de eltrons, e o on ou espcie receptora de eltrons reduzida e a espcie doadora de eltron oxidada. Esse processo importante em solos que possuem principalmente Ferro e Mangans e no processo de fixao do Nitrognio. Com o descarte de resduos em solos, outros elementos podem se tornar importantes, como por exemplo, o Crmio. O exemplo disso a oxidao do on ferroso (Fe2 +) para on frrico (Fe3+) na biotita ou mica ferro, que um silicato hidratado de alumnio, ferro e magnsio podendo conter ainda mangans e titnio e com formula geral (K(Mg,Fe)3(OH,F)2(Al,Fe)Si3O10.

Fe2+ + e- ---> Fe3+

O mineral contm Fe2+ como um dos constituintes na estrutura cristalina mineral, o qual o principal responsvel pela colorao escura, com a oxidao a Fe3+ forma-se Fe(OH)3, esse mineral com o intemperismo d origem a argila.

As reaes de Nitrificao e desnitrificao tambm so exemplos de reaes de oxida-o e reduo e so realizadas por micro-organismos presentes do solo.

C6H12O6 + O2 --> 2 CH3COCOOH + 2 H2O

Micro-organismos

Nesse exemplo o O2 reduzido e forma a gua. E em ltima instncia h a formao de CO2 e H2O

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O

Na ausncia de O2, outras substncias podem ser oxidadas ou reduzidas.

Fe(OH)3 + 3H+ + e- ---> Fe2+ + 3H2O

MnO2- + 4H+ + 2e- ---> Mn2+ + 2H2O

Com outras substncias como aceptores de eltrons a reao de oxidao incompleta e vrios compostos orgnicos podem ser produzidos, como metano e cido actico.

23

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


d) Complexao:

Complexao se refere a ligao entre um on metlico e um composto orgnico. A liga-o do composto orgnico ao metal ocorre pontos especficos quando est molcula possui pares de eltrons a serem usados na ligao. Normalmente em reaes de complexao a estabilidade do composto maior quando forma-se um anel, de 5 ou 6 membros, a este tipo de composto d-se o nome de quelato. Os compostos orgnicos que resultam do me-tabolismo anaerbico so as molculas mais comuns a formarem os quelatos, favorecendo a sada da de metais no ambiente.

Em muitos casos a quelao contribui substancialmente para o intemperismo qumico, pois este tipo de reao pode aumentar a solubilidade do metal. A solubilidade do alumnio e do ferro presentes em silicatos em forma no complexada pequena, mas aumenta con-sideravelmente a sua solubilidade devido formao de complexos. Como exemplo, temos a reao com o on oxalato como abaixo:

K2(Al2Si6)Al4O20(OH)4 (s) + 6C2O42-(aq) + 2OH- ---> 6Al(C2O4)+(aq) + 6Si(OH)4 + K+

4.5 - Composio do solo

A partir da formao o material slido que faz parte do solo muito diversificado e pode ser dividido em duas classes: material orgnico e material inorgnico.

Material inorgnico:

O material inorgnico constitudo de: partculas coloidais, provenientes da eroso das rochas so compostas de minerais de argila. Minerais: Os principais so silicatos e quartzo. xidos, principalmente xidos de ferro e em menor grau xidos de magnsio, titnio, alumnio e zinco. Carbonatos: principalmente carbonato clcio.

Material orgnico:

O material orgnico consiste de uma mistura de biomassa, plantas parcialmente degrada-das, organismos microscpicos e hmus. O hmus o resduo causado pela ao de fungos e bactrias em plantas e composta de uma frao solvel e uma frao insolvel, a humina. O hmus desempenha um papel importante nos processos fsicos e qumicos que ocorrem

24

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


no solo. Possui cor escura e partculas pequenas e fofo, arejado e permevel gua bem como retm grande parte desta. Responsvel pela fertilidade do solo, fornecendo vrios nutrientes para o desenvolvimento das plantas.

Material slido que compes o solo:

Considerando todos os processos de formao e todos os principais componentes pode-se afirmar que o solo formado basicamente por 4 componentes o hmus, a argila, a areia e cal-crio, em quantidades muito variveis.

Exemplo: Determinando o teor de carbono proveniente da matria orgnica no solo. O contedo de carbono orgnico do solo pode ser medido pela oxidao com uma soluo cida de dicromato.

Principio do mtodo:

2 K2Cr2O7 + 3C + 8 H2SO4 ---> 2 Cr2(SO4)3 + 3 CO2 + 2 K2SO4 + 8 H2O

O excesso de dicromato medido por titulao com uma soluo de sulfato ferroso.

Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ ---> 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O

Na determinao do carbono orgnico, uma amostra de solo fresco de 0,200 g foi tratada com um volume de 20,0 mL de uma soluo de dicromato em meio de cido sulfrico de concentrao 0,167 mol/L. O excesso de dicromato foi determinado por titulao volumtrica com uma soluo de sulfato ferroso de concentrao 0,500 mol/L. Uma soluo em branco foi usada como controle para determinar a perda de dicromato por decomposio trmica. Os volumes obtidos foram 17,5 mL para amostra de solo e 39,0 mL para o branco. Qual o teor de carbono nessa amostra de solo?

Considerando a reao temos:

1 mol Cr2O72- ---- 6 mol Fe2+

6.M1.V1 = 1.M2.V2

Da titulao do branco temos:

Volume da soluo de dicromato = 20 mL

25

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Volume de soluo de Ferro (II) consumido = 39,0 mL

Concentrao inicial da soluo de dicromato = 0,167 mol/L

Concentrao inicial da soluo de Ferro (II) = 0,500 mol/L

Calculando a concentrao da soluo de dicromato que ir reagir:

6 . M1 . 20,0 mL = 1 . 39,0mL . 0,500 mol/L

[Cr2O72-] = 0,163 mol/L

Nessa reao foram consumidos por decomposio trmica

[Cr2O72-]decomposta = 0,0045 mol/L

Da titulao do excesso de dicromato temos:


Volume de soluo de Ferro (II) consumido = 17,5 mL

Concentrao da soluo de dicromato = 0,163 mol/L

Concentrao inicial da soluo de Ferro (II) = 0,500 mol/L

Calculando a concentrao da soluo de dicromato que no reagiu:

6 . M1 . 20,0 mL = 1 . 17,5mL . 0,500 mol/L

[Cr2O72-] = 0,0729 mol/L

Nessa reao foram consumidos pela carbono da matria orgnica

[Cr2O72-]decomposta = 0,0901 mol/L

Considerando a reao temos:

2 mol Cr2O72- ---- 3 mol C

3.M1.V1 = 2.n (quantidade de matria)

26

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Da titulao da soluo de solo:


Concentrao da soluo de dicromato que reagiu = 0,0901 mol/L

Massa inicial de amostra de solo = 0,20 g

Massa molar do carbono = 12,011 g/mol

Calculando a massa de carbono que reage com a soluo de dicromato:

3 . 0,0901 mol/L . 20,0 . 10-3 L = 2 . m . (1/12,011 g/mol)

Massa de carbono = 0,0325 g

Calculando o teor de carbono presente na amostra

(0,0325 g de C / 0,20 g de amostra) . 100% = 16,2 %

16,2% de carbono presente no solo

Tipos de Solos

O solo recebe o nome do componente que se apresenta em maior proporo. Segundo esse critrio podemos classificar os solos em vrios tipos.

a) Solos argilosos: So solos que possuem mais de 30% de sua composio em argila, so midos e muito bem compactados, no permitindo o transporte de calor, ar e gua. Quando esto secos pode-se observar a formao de inmeras rachaduras na sua superfcie. Poucas plantas se desenvolvem adequadamente neste tipo de solo.

b) Solos Arenosos: So os solos que contm em sua composio mais de 70% em areia, so solos muito secos, pois a areia retm pouca umidade, e possuem pouca vegetao.

c) Solos Calcrios: So solos que possuem em sua composio mais de 30 % de calcrio. Este tipo de solo mais permevel gua do que os solos argilosos, mas so solos secos e tambm possuem pouca vegetao.

27

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


d) Solos Humferos: Possuem em sua composio mais de 10 % de hmus. O hmus responsvel pela reteno de gua da chuva e sais minerais, que so essenciais ao crescimento de diversas plantas. So solos midos e muito frteis.

e) Solos mistos: A composio dos solos uma sempre uma mistura de argila, areia, calcrio e hmus, a maioria dos solos se enquadra nessa categoria, a composio adequada desses quatro constituintes resulta em um solo adequado ao uso agrcola.

Perfil do Solo

Na distribuio dos materiais por determinada rea para formao do solo o terreno vai evo-luindo e as alteraes da superfcie do solo comeam a se tornar cada vez mais profunda e des-tacam-se sucessivos extratos de cor, textura e estrutura diferente, chamado de horizontes. Todos estes horizontes constituem o perfil do solo e geralmente so identificados por letras, de acordo com suas caractersticas. Nem sempre todos esto presentes e so facilmente identificveis.

Quando o solo atinge est evoludo esses horizontes se apresentam de forma mais evidente e so identificveis em maior nmero.

As principais caractersticas que um solo pode conter so as seguintes:

Horizonte O Restos orgnicos com matria orgnica fresca (O1) ou em decomposi-o (O2). Em condies de m drenagem denominado horizonte H.

Horizonte A Resultante do acmulo de material orgnico misturado com material mi-neral. Geralmente apresenta colorao mais escura, devido ao material orgnico humificado.

Horizonte B Caracterizado pelo acmulo de argila, ferro, alumnio e pouca matria orgnica. denominado de horizonte de acmulo ou iluvial. O conjunto de horizontes A e B caracterizam a parte do solo que sofre a influencia das plantas e animais.

Horizonte C Camada de material no-consolidado, com pouca influncia de orga-nismos, geralmente apresentando composio qumica, fsica e mineralgica similar a do material em que se desenvolve o solo.

Rocha (R) Rocha inalterada, que poder ser, ou no, a rocha matriz a partir da qual o solo se desenvolveu.

28

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Caractersticas do solo

As caractersticas do solo podem ser fsicas e qumicas e so dependentes da composio e da origem do solo, as mais importantes so. cor, textura, agregao, porosidade, capacidade de troca inica e pH.

a) Cor: Os solos possuem uma vasta gama de cores. Na superfcie dos horizontes do solo, uma colorao escura normalmente indica a presena de matria orgnica. Solos com contedo de material orgnico significante apresentam-se com cor marrom escuro ou preto. As cores mais comuns dos solos esto entre o vermelho ao amarelo, obtendo essa colorao de minerais de xido de ferro que cobrem as partculas do solo.

b) Textura: A textura ou granulometria depende do contedo dos trs principais componentes, argila, silte e areia, e refere-se proporo entre eles ou a proporo en-tre o os diferentes tamanhos de partculas A textura a percentagem relativa de cada tamanho de partcula dentro do solo. a propriedade fsica do solo que menos sofre alterao ao longo do tempo

c) Estado de Agregao: As partculas individuais da terra tendem a se unir for-mando unidades maiores chamadas agregados ou solo agrupado. Os agregados acorrem como resultado de foras qumicas e a matria orgnica presente no solo agem como um fixador das partculas que se unem. Solos agrupados variam de tamanho muito fino menos que 1mm - para muito grosso mais do que 10 mm.

d) Porosidade: O solo composto de poros de vrios tamanhos e espessura. A po-rosidade do solo definida pelo tamanho, nmero, e arranjo dos poros o que afeta muito o movimento de gua e a troca de gases. Os Solos mais agregados possuem muitos poros que so importantes para os organismos que vivem no solo e requerem gua e oxignio para sobreviver. A porosidade influencia nas condies de mobilidade dos compostos solveis e volteis, que podem ser nutrientes e contaminantes. Por exemplo, em perodos chuvosos existe uma maior penetrao e mobilidade da gua por entre o solo.

e) Contedo Inico: No solo existem diversos tipos de materiais que contm ons metlicos em sua composio. Estes ons podem ser trocados e essa caracterstica dada como o nmero de ons de um determinado metal contido em uma determinada quantidade de solo e que passvel de trocar. Estas trocas inicas so de importncia vital, pois somente assim os ons metlicos podem ser absorvidos pelas plantas para

29

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


seu desenvolvimento. Assim, a capacidade de troca catinica de um solo uma medida importante da sua fertilidade.

f ) pH: Outra medida qumica importante o pH do solo que depende da acidez ou alcalinidade do solo. O pH do solo ir frequentemente determinar se certas plantas podem crescer com sucesso

4.6 - pH do solo e potencial redox

A acidez do solo ou pH do solo uma medida da concentrao de ons H+ presente na soluo do solo e um dos indicadores da fertilidade. A faixa de pH que os nutrientes ficam mais disponveis s plantas e ideal para a agricultura est na faixa entre 5,5 e 6,5.

A acidez do solo acontece durante o processo de decomposio de matria org-nica quan-do ocorre a formao de cidos orgnicos e inorgnicos. A acidez do solo surge quando ocorre o contato de cidos presentes no solo com a gua: cidos inorgnicos fortes como cido sul-frico e cido ntrico so alguns dos cidos que fornecem ons H+ ao solo.

A acidez do solo pode ser dividida em acidez ativa e acidez potencial que pode ser acidez trocvel e acidez no trocvel.

a) - Acidez ativa resultado do H+ ionizado e encontrado em soluo de solo (gua + solo).

b) - A acidez trocvel refere-se aos ons H+ e Al3+ que foram detidos na superfcie dos colides pelas foras eletrostticas, sendo que a mais prejudicial para o crescimento de grande parte das plantas

c) - Na acidez no trocvel, o H+ est em ligao covalente com as fraes minerais e orgnicas do solo, difcil de ser rompida.

d) - A acidez potencial o somatrio da acidez trocvel e da no trocvel.

O cido mais simples, encontrado em maior abundncia, o acido carbnico que resul-ta da combinao do xido carbnico com a gua. Mesmo como cido, por ser um cido fraco no pode ser responsabilizado pelos baixos valores de pH do solo.

30

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Exemplo - calculando o pH do solo

O dixido de carbono se dissolve na gua formando o cido carbnico que um cido fraco. Esse cido carbnico pode ionizar e produzir os ons hidrognio e bicarbonato. Consi-derando a quantidade de dixido de carbono presente na atmosfera (0,000316 atm), calcule o pH do solo.

Considerando a atmosfera do solo, qual o valor do pH se a presso parcial do dixido de carbono for 10 vezes maior do que a da atmosfera?

31

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Ajuste da acidez do solo

Para o crescimento de plantas o pH necessrio est prximo da neutralidade, mas se o solo se torna mais cido, este deve ser corrigido para que a maior parte das plantas tenham um melhor crescimento, pois prximo da neutralidade que a planta absorve melhor os diversos nutrientes, a correo pode ser realizada com a utilizao de carbonato de clcio.

Solo}(H+)2 + CaCO3 ---> Soil}Ca2+ + CO2 + H2O

Em reas de baixa precipitao pluviomtrica os solos podem se tornar mais bsico (alcali-no) devido presena de sais bsicos, como Na2CO3. Solos alcalinos podem ser tratados com alumnio ou sulfato de ferro, que nas reaes de hidrolise liberam cido:

2Fe3+ + 3SO42- + 6H2O --> 2Fe(OH)3(s) + 6H+ + 3SO42-

Enxofre tambm pode ser adicionado ao solo alcalino, este oxidado por bactrias com a formao de acido sulfurico:

S + 3/2O2 + H2O ---> 2H+ + SO42-

Grandes quantidades de enxofre so removidas de combustveis fsseis para evitar a po-luio do ar por dixido de enxofre pode e pode ser usado para fazer o tratamento de solos alcalinos o que economicamente vantajoso.

Exemplo Tampo e calagem do solo

Para elevar o pH de 5 g do solo para 6,5 foi necessrio 4,0 mL de uma soluo 0,005 mol/L de hidrxido de clcio (Ca(OH)2).Qual a quantidade de carbonato de clcio necessrio para corrigir o pH de 1 ha (massa de solo de 2500 kg/ha)? (Massa molar CaCO3 = 100 g/mol).

Solo}(H+)2 + CaCO3 ---> Solo}Ca2+ + CO2 + H2O

4,0 mL de soluo 0,005 mol/L resulta em 0,02 mmol de Ca2+

para 5 g de solo so gastos 0,02 mmol de Ca2+ ou CaCO3

ou 0,004 mmol CaCO3 / g de solo

convertendo para massa

0,004 mmol CaCO3 = 0,4 g CaCO3

32

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


0,4 g CaCO3 / g de solo

como existem 2.500 kg/ha

0,4 g CaCO3/g de solo . 2.500.000g de solo = 1.000.000 g CaCO3

ou 1000 kg CaCO3

Potencial Redox

Potencial redox a medida do estado de oxidao-reduo de um solo, e determinado por reaes redox que envolve a transferncia de eltrons de uma espcie qumica para outra. Uma reao redox de forma geral pode ser escrita como

onde Oxi e Red so as espcies oxidada e reduzida, respectivamente.

Note tambm que os ons H esto envolvidos na reao, e assim o pH afeta o potencial redox.

O potencial envolvido uma conseqncia da relao entre a espcie oxidada e a espcie reduzida e expresso pela equao de Nernst

onde

E = potencial em volts

E = potencial padro do eletrodo

R = constante universal dos gases (8,314 J/mol.K)

T = temperatura absoluta em K

n = o nmero de eltrons envolvidos na reao

F = constante de Faraday 96487 C/mol (a carga quando 1 mol de [Oxi] reduzida).

33

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


Considerando a temperatura de 25C (298 K), os valores das constantes R e F e a converso de logaritmo natural para log10, a equao torna-se

Potencial redox medido utilizando um eletrodo de platina inerte, que mede o potencial eltrico (EH) do solo, quando em contato com este ou como uma suspenso do solo. Esse po-tencial medido em relao a um eletrodo de referncia com um potencial conhecido, como o eletrodo de calomelano (ECAL), que possui potencial de 0,248 V a 25C. Este potencial deve ser adicionado ao valor medido

EH = ECAL + 0,248 V

EH medido no pH da amostra, mas pode ser corrigido para pH 7, tambm pode ser ex-pressa como pe, que o logaritmo negativo da atividade do eltron (anlogo ao pH). Este tipo de abordagem considera o eltron como um reagente ou como um produto da reao. A relao entre os dois dada por:

EH (em volts) = 0,0591 pe

Exemplo Calculando os limites de potencial para uma reao no solo.

Os limites de potencial redox para um sistema aquoso determinado pela oxidao e redu-o da gua

Oxidao da gua

2H2O + O2 + 4H+ + 4e- log K = -83,1

logK = log pO2 + 4logH+ + 4log e-

-83,1 = log pO2 + 4logH+ + 4loge-

83,1 = -log pO2 + 4pH + 4pe

Para pO2 = 1atm; log pO2 = 0

83,1 = 4pH + 4pe

34

Unesp/R

edefor Mdulo IV

Disciplina 08 Tem


pe = 20,8 pH

EH = 0,0591.pe = 0,81 V

Reduo da gua

2H+ + 2e- --> H2 log K = 0

pK = logpH2 - 2pH - 2pe

Para pH2 = 1atm; logpH2 = 0

pe = -pH

EH = 0,0591.pe = -0,41 V

No pH 7, os valores tericos limites para o solo +0,81 V para oxidao e -0,41 V para reduo. Na prtica o solo no contm 1 atm de presso de oxignio ou hidrognio

ficha sumrio tema

Ficha da Disciplina:

A Qumica da Biosfera

Ida Aparecida Pastre

Rosebelly Nunes Marques

http://lattes.cnpq.br/5468171932996244http://lattes.cnpq.br/7921735904003583

ficha sumrio tema

Estrutura da DisciplinaSemana Temas

1/ago a 7/ago

Resumo Introduo

1. Atmosfera - Importncia da Qualidade do Ar para a Manuteno da Vida no Planeta

8/ago a 14/ago2. A Hidrosfera - gua que Lquido Esse? Por Que

Devemos Cuidar?

15/ago a 21/ago3. Poluio das guas

4. Litosfera: A Qumica da Parte Slida da Terra

22/ago a 28/ago 5. Poluentes do Solo

29/ago a 4/set6. Relevncia da Qumica para uma

Sociedade Sustentvel

Pr-Reitora de Ps-graduaoMarilza Vieira Cunha Rudge

Equipe CoordenadoraElisa Tomoe Moriya Schlnzen

Coordenadora Pedaggica

Ana Maria Martins da Costa SantosCludio Jos de Frana e Silva

Rogrio Luiz Buccelli

Coordenadores dos CursosArte: Rejane Galvo Coutinho (IA/Unesp)

Filosofia: Lcio Loureno Prado (FFC/Marlia)Geografia: Raul Borges Guimares (FCT/Presidente Prudente)

Antnio Cezar Leal (FCT/Presidente Prudente) - sub-coordenador Ingls: Mariangela Braga Norte (FFC/Marlia)

Qumica: Olga Maria Mascarenhas de Faria Oliveira (IQ Araraquara)

Equipe Tcnica - Sistema de Controle AcadmicoAri Araldo Xavier de Camargo

Valentim Aparecido ParisRosemar Rosa de Carvalho Brena

Secretaria/AdministraoMrcio Antnio Teixeira de Carvalho

NEaD Ncleo de Educao a Distncia(equipe Redefor)

Klaus Schlnzen Junior Coordenador Geral

Tecnologia e InfraestruturaPierre Archag Iskenderian

Coordenador de Grupo

Andr Lus Rodrigues FerreiraGuilherme de Andrade Lemeszenski

Marcos Roberto GreinerPedro Cssio Bissetti

Rodolfo Mac Kay Martinez Parente

Produo, veiculao e Gesto de materialElisandra Andr Maranhe

Joo Castro Barbosa de SouzaLia Tiemi Hiratomi

Liliam Lungarezi de OliveiraMarcos Leonel de Souza

Pamela GouveiaRafael Canoletti

Valter Rodrigues da Silva

Marcador 1Video da SemanaPoluio das guasContaminao biolgicaPetrleoDetergentes sintticosDefensivos agrcolasPoluio por fertilizantes agrcolasPoluentes orgnicos biodegradveisOxignio presente na gua.Contaminao por metais txicosBioacumulao e biomagnificaoPoluio fsico-qumica

A qumica da parte slida da Terra4.1 - O solo4.2 - Formao do soloClimaRelevoMaterial de origemOrganismosTempo4.3 - Tipos de rochas: Rochas gneas ou magmticas:Rochas Sedimentares:Rochas Metamrficas:4.4 - IntemperismoIntemperismo FsicoIntemperismo Qumico4.5 - Composio do soloMaterial inorgnico:Material orgnico:Material slido que compes o solo:Tipos de SolosPerfil do SoloCaractersticas do solo4.6 - pH do solo e potencial redox Potencial Redox

Boto 2: Boto 3: Boto 6: Boto 7: Boto 40: Pgina 3: OffPgina 4:

Boto 41: Pgina 3: OffPgina 4:

Boto 65: Pgina 5: OffPgina 6: Pgina 7: Pgina 8: Pgina 9: Pgina 10: Pgina 11: Pgina 12: Pgina 13: Pgina 14: Pgina 15: Pgina 16: Pgina 17: Pgina 18: Pgina 19: Pgina 20: Pgina 21: Pgina 22: Pgina 23: Pgina 24: Pgina 25: Pgina 26: Pgina 27: Pgina 28: Pgina 29: Pgina 30: Pgina 31: Pgina 32: Pgina 33: Pgina 34: Pgina 35: Pgina 36:

Boto 66: Pgina 5: OffPgina 6: Pgina 7: Pgina 8: Pgina 9: Pgina 10: Pgina 11: Pgina 12: Pgina 13: Pgina 14: Pgina 15: Pgina 16: Pgina 17: Pgina 18: Pgina 19: Pgina 20: Pgina 21: Pgina 22: Pgina 23: Pgina 24: Pgina 25: Pgina 26: Pgina 27: Pgina 28: Pgina 29: Pgina 30: Pgina 31: Pgina 32: Pgina 33: Pgina 34: Pgina 35: Pgina 36:



Boto 4:

rede são paulo de - acervodigital.unesp.br · mos presentes na água. a presença de bactérias,...

Documents