É a camada superficial da Crosta Terrestre. É uma mistura de vários

A Química e a Poluição do Solo
Mar/2009
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1. Solo - Definição
É a camada superficial da Crosta Terrestre. É uma
mistura de vários minerais, matéria orgânica e água capaz de
manter a vida das plantas na superfície terrestre É o produto
final das ações dos processos físicos, químicos e biológicos
que degradam as rochas e em grande parte produzem
minerais.
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2. Solo - Interações
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3. Horizontes do solo
Horizonte
Características
R
Rocha maciça, horizonte mais profundo
C
Sedimentos antigos. Costumam-se encontrar bacias petrolíferas e aqüíferos
B
Sedimentos e nutrientes lixiviados de camadas superiores
E
Camada mais rica, formada de matéria orgânica e nutrientes infiltrados
A
Camada superficial, composta de matéria orgânica, sais dissolvidos na água
de solo e microorganismos. Os ecossistemas se apresentam neste contexto4
4. Intemperismo
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5. Solução do Solo
A solução solo é a porção aquosa do solo que contém materiais
dissolvidos provenientes dos processos químicos e bioquímicos
do solo e provenientes da troca com a hidrosfera e biosfera. Este
meio transporta espécies químicas para as partículas do solo,
mantendo um contato íntimo entre os solutos e as partículas do
solo. Além de fornecer água para crescimento de vegetais, é um
meio essencial para a troca de nutrientes da planta entre as raízes,
terra sólida e microorganismos
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6. Acidez do solo
A acidez do solo ou pH do solo, é a concentração de íons
H+ presente na solução do solo e um dos indicadores de sua
fertilidade. A faixa de pH ideal dos solos para a agricultura é
entre 5,5 e 6,5. Isto porque é nesta faixa que os nutrientes
ficam mais disponíveis às plantas, ou seja, na solução do solo.
A acidez do solo tem origem nas rochas que formam o solo, da
interação do solo com o clima
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6.1. Causas da Acidez do Solo
a. Precipitação ácida
pH natural da água de chuva
CO2 + H2O ↔ HCO3Queima de combustíveis fósseis – emissões veiculares
2SO2 + O2 ↔ 2SO3
SO3 + H2O ↔ H2SO4 ...............................................................H2SO4 ↔ H3O+ + HSO4N2 + O2 ↔ 2NO
2NO + O2 ↔ NO2
NO2 + H2O ↔ HNO3
NO2 + H2O ↔ HNO3 ............................................................... HNO3 ↔ H3O+ + NO3
O3 + NO ↔ N2O + O2
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6.1. Causas da Acidez do Solo
b. Mineração: Drenagem ácida de minas - DAM
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42+ + 4H+
Consequências:
. Acidez das águas superficiais e subterrâneas próximas;
. Lixiviação de outros metais do solo – mobilização ácida;
. Empobrecimento ou toxidez do solo;
. Destruição da cobertura vegetal;
. Fertilização por Fe2+ .
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6.1. Causas da Acidez do Solo: DAM
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5.1. Causas da Acidez do Solo
c. Presença do íon amônio
(fertilização)
NH4+ + H2O ↔ H3O+ + NH3 (atmosfera)
Nitrificação
NH4+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+ (metabolismo microbiano)
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6.1. Causas da Acidez do Solo
d. Degradação parcial da matéria orgânica
{CH2O} + O2 ↔ CO2 + H2O
CO2 + H2O ↔ H2CO3
A degradação aeróbia parcial, assim como a fermentação, leva
à ácidos orgânicos (acético, propiônico, butírico)
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6.2. Correção da Acidez do Solo
CaCO3 ↔ Ca2+ + CO32CO32- + H2O ↔ HCO3- + OHAlém de corrigir o pH, disponibiliza Ca aos vegetais
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6.3. Disponibilidade de Minerais e pH
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7. Componentes Minerais do Solo
(a) Areia. Aspecto irregular com predominância de quartizito.
Tamanho de partícula de 0,05 a 2 mm;
(b) Silte. muito similar à areia mas com menor tamanho.
Tamanho de partícula de 0,02 a 0,05 mm;
(c) Argila. Tamanho de partícula de 0,02 a 0,05 mm.
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7.1. Componentes Minerais do Solo : Argilas
. A argila é um silicato de alumínio hidratado;
. As argilas são o produto do intemperismo mineral no solo e
possuem capacidade de reter água e cátions em sua contracamada por ser um sistema coloidal: Capacidade de troca catiônica
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8. Matéria Orgânica do Solo
carbohidratos
celulose
lipídeos
Proteínas e
aminoácidos
Ácidos
nucleicos
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8.1. Degradação da Matéria Orgânica do solo
{CH2O} +
receptor de elétrons
Aeróbia
Fermentativa
anaeróbia facultativa
Anaeróbia
Fungos e bactérias
bactérias
bactérias
bactérias
O2
Ácidos orgânicos; CO2;
H2; álcoóis; CH4
N2O; N2; Fe2+; CO2;
H2O;
Mn2+
HS-; H2S; CO2; acetato;
H2; CH4
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8.2. Matéria Orgânica do Solo Não Biodegradável
Fração Húmica
Produto da degradação parcial da matéria orgânica
polimérica, principalmente da lignina
Ácidos fúlvicos
Ácidos húmicos
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8.2. Matéria Orgânica do Solo Não Biodegradável
Fração Húmica
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8.2. Matéria Orgânica do Solo Não Biodegradável
Fração Húmica- Capacidade de Troca Catiônica
CTC
As substâncias húmicas incrementam a CTC e a CTA,
protegendo e disponibilizando os cátions e ânions para as plantas.
A Capacidade de Troca de Cátions nada mais é, que a capacidade
química do solo em reagir com os minerais (nutrientes)
catiônicos (H+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Cu2+ e Al3+ )
fixando-os, e mantendo–os disponíveis para as plantas,
protegendo-os de perdas por lixiviação ou por reações fortes de fixação,
que os indisponibilizam.
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9. Aeração do Solo
A composição gasosa do solo depende do grau do teor de
nutrientes, matéria orgânica e da microbiota
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10. Respiração do Solo
O
metabolismo
microbiano
é
um
dos
principais
processos reguladores da transformação de nutrientes no solo.
Entre as formas de avaliação da atividade metabólica da
microbiota do solo, destaca-se a quantificação de C pela
liberação de CO2.
O metabolismo dos organismos é dependente do teor
de nutrientes, do receptor de elétrons, pH, temperatura, etc.
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11. Contaminação do Solo
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12. Poluição: O Que Reza a Constituição
A Constituição Federal do Brasil de 1988 estabelece os
princípios da política nacional do meio ambiente. No capítulo VI
(“Do Meio Ambiente”), Artigo 225, é colocado o princípio:
“Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente
equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia
qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à
coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as
presentes e futuras gerações.”
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12. Poluição: O Que Reza a Constituição
São Paulo: Decreto nº 8.468/76 – Aprova o regulamento da Lei n. 997, de 31
de maio de 1976, que dispõe sobre a prevenção e sobre o controle da poluição
do meio ambiente
O Título IV é dedicado à poluição do solo:
Art. 51 – Não é permitido depositar, dispor, descarregar, enterrar, infiltrar ou
acumular no solo resíduos, em qualquer estado da matéria (...)
Art. 52º – O solo somente poderá ser utilizado para destino final de resíduos de
qualquer natureza desde que sua disposição seja feita de forma adequada,
estabelecida em projetos específicos de transporte e destino final, ficando vedada a
simples descarga ou depósito, seja propriedade pública ou particular.
Art. 56 – O tratamento, quando for o caso, o transporte e a disposição de resíduos
de qualquer natureza, de estabelecimentos industriais, comerciais e de prestação de
serviços, quando não forem de responsabilidade do
Município, deverão ser feitos pela própria fonte de poluição (...)
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13. Disposição de resíduos sólidos: Lixão
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13. Disposição de Resíduos Sólidos: Aterro Sanitário
O aterro sanitário é uma técnica de disposição de resíduos sólidos no
solo sem causar danos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os
impactos ambientais, método este que utiliza princípios de engenharia para
confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor
volume permissível, cobrindo-os com uma camada de terra na conclusão de
cada jornada de trabalho ou a intervalos menores se for necessário.
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13. Disposição de resíduos sólidos: Aterro Controlado
Aterro controlado é uma forma simplificada de aterro sanitário.
É uma variação com menores exigências para a proteção ambiental, e
cujas recomendações técnicas descritas na norma ABNT NBR
8849/1985, são mais simplificadas comparativamente ao aterro
sanitário.
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14. Disposição de resíduos sólidos
Situação do Estado do Rio de Janeiro
O estado do Rio de janeiro é composto por 92 Municípios,
em resíduos sólidos, se encontra com:
•
•
•
•
•
•
•
04 Aterros Sanitários Licenciados: Rio das Ostras, Nova
Iguaçu, Piraí, Macaé;
13 Aterros “Controlados”: Angra dos Reis, Caxias (Gramacho),
Nova Friburgo, Resende, Teresópolis, Barra do Piraí, Rio
Bonito, Santa Maria Madalena, Petrópolis, Miracema, Maricá,
Porciúncula, Natividade;
06 Aterros Sanitários em Licenciamento:
Macaé (novo), Rio de Janeiro (Paciência), Nova Friburgo
(novo), Paracambi, São Pedro da Aldeia, Campos;
4 Unidades de Triagem e Compostagem em fase de
implantação;
53 Unidades de Triagem e Compostagem implantadas, desde
1977, sendo que 26 unidades operando normalmente;
62 Vazadouros (lixões), sendo 48 com catadores, crianças,
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animais de corte e vetores.
15. Técnicas de Tratamento: Compostagem
A compostagem é um processo natural que decompõem
resíduos orgânicos (resíduos de jardinagem, por exemplo) num
material escuro com aspecto de solo, chamado “composto”.
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16. Técnicas de tratamento: Landfarming
O “landfarming” é uma das tecnologias de remediação
que consistem na aplicação do resíduo na superfície do solo,
de modo a reduzir as concentrações dos constituintes de
petróleo por meio da biodegradação microbiana.
Os microrganismos promotores da degradação podem ser
administrados,
adicionando
estirpes
mais
adequadas.
A
manipulação genética permite prever a possibilidade do
desenvolvimento
resistentes;
de
microrganismos
particularmente
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16. Técnicas de Tratamento: Landfarming
É uma tecnologia de remediação biológica de
solos contaminados ou lodos. Derivados de petróleo, como
óleo diesel e óleos combustíveis; alguns pesticidas; borras
oleosas; conservante de madeira; creosoto e resíduos de
coque também são adequados para este tipo de tratamento.
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16. Técnicas de Tratamento: Landfarming
preparação
célula coberta
revestimento
inoculação
cobertura
Lavragem do solo
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16.1. Landfarming: Características
•
As emissões gasosas dependem da taxa de resíduo incorporada;
•
Seleção do local: segurança e proteção ambiental;
•
Fatores impeditivos: locais com falhas geológicas, alta permeabilidade,
aqüíferos utilizados para abastecimento, nível alto de águas subterrâneas,
susceptibilidade a erosão, locais pantanosos, declividade superior a 5%, são
desaconselháveis;
•
O controle das águas é fundamental para a segurança do tratamento, pois os
constituintes perigosos podem ser transportados e solubilizados atingindo o
lençol freático e cursos d’água subterrâneos e superficiais.
•
As águas geradas ou escoadas, através do sistema devem ser conduzidas a
estação de tratamento de efluentes líquidos, a fim de evitar algum risco de
contaminação ambiental.
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16.1. Landfarming: Monitoramento e Controle
•
Incorporação do resíduo (arado);
•
Sistema de coleta de lixiviados;
•
Revestimento impermeável do solo (argila ou geomembrana);
•
Umidade (irrigação);
•
Nível de oxigenação (aragem ou ventilação forçada);
•
Nutriente (adição de macroelementos);
•
pH (se controla com técnicas agrícolas);
•
Temperatura (controlada com água aspergida).
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16.1. Landfarming: Vantagens e Desvantagens
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16.1. Landfarming: Legislação
Para o projeto e operação desta forma de tratamento deve-se
observar o estabelecido na norma ABNT NBR 13.894 TRATAMENTO
NO
SOLO
(landfarming)
publicada
em
01/06/1997.
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17. Biorremediação
“Processo biológico, intermediado na maioria dos casos
por m-os, com o objetivo de degradar contaminantes em solo
ou meio aquoso, gerando espécies menos poluentes”
39
17.1. Biorremediação: Características
•
Respiração aeróbia: O oxigênio é o receptor de elétrons;
•
Respiração anaeróbia : substitutos comuns do oxigênio: NO3-;
SO42- e Fe2+ ;
•
Fermentation: Os compostos orgânicos são receptores e doadores
de elétrons, produzindo substâncias como: ácidos, álcoois, H2 e
CO2;
•
Co-metabolismo: Os m-os, através de seu metabolismo natural,
produzem enzimas capazes de degradar os poluentes.
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17.1. Biorremediação: Características
Termos empregados
Bioremediação
In situ
Intrínseca
Natural
m-os
endógenos
Ex situ
Engenheirada
Auxiliada
Recolocação de m-os
Bioremediação Natural: Trabalha com
a capacidade natural dos m-os sem o uso
de equipamentos ou sistemas auxiliares;
Bioremediação
Engenheirada:
Aumenta a taxa de crescimento ou
capacidade degradativa dos m-os pelo
uso de sistemas de engenharia para suprir
nutrientes, receptores de elétrons e/ou
estimulantes
de
crescimento,
modificação topográfica, inserção de mos alóctones, etc.
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17.2. Biorremediação: Técnicas de
Mehoramento de Desempenho
Bioestimulação - que fornece nutrientes às
populações de microorganismos, aumentando
sua população, promovendo o crescimento e
consequentemente o aumento da atividade
metabólica na degradação;
Bioaumentação - que introduz misturas
específicas de m-os (isoladas ou em
consórcio) em um ambiente contaminado ou
em um biorreator para iniciar o processo.
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17.3. Biorremediação Engenheirada
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17.3. Biorremediação Engenheirada
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17.4. Biorremediação: Mecanismos de
Degradação
HO-(CH2)-COOH
CH3-(CH2)n-1-COOH
O mecanismo é dependente da ação enzimática
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18. Utilização de Biossólidos na Agricultura
Legislação
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19. Processos de Acumulação de Tóxicos
•
•
•
•
Bioacumulação: termo genérico - processo em que substâncias
químicas provenientes do ambiente são assimiladas e retidas pelos
organismos;
Bioconcentração ou Bioacumulação direta. acumulação de
compostos químicos exclusivamente a partir da fase aquosa;
Biomagnificação ou Bioacumulação Indireta. processo através
do qual os contaminantes são transferidos de um nível trófico a
outro
Absorção via dieta →principal processo na transferência
trófica
Em peixes e mamíferos, a absorção do alimento ocorre no intestino
e, no caso de contaminantes hidrofóbicos, é dependente do
conteúdo de lipídeos da fonte alimentar
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Obrigada!
Neusa Pereira Arruda
([email protected])
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