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

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A Química e a Poluição do Solo
Mar/2009
1
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.
2
2. Solo - Interações
3
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
5
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
6
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
7
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
8
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+ .
9
6.1. Causas da Acidez do Solo: DAM
10
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)
12
6.2. Correção da Acidez do Solo
CaCO3 ↔ Ca2+ + CO32CO32- + H2O ↔ HCO3- + OHAlém de corrigir o pH, disponibiliza Ca aos vegetais
13
6.3. Disponibilidade de Minerais e pH
14
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.
15
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
16
8. Matéria Orgânica do Solo
carbohidratos
celulose
lipídeos
Proteínas e
aminoácidos
Ácidos
nucleicos
17
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
19
8.2. Matéria Orgânica do Solo Não Biodegradável
Fração Húmica
20
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.
21
9. Aeração do Solo
A composição gasosa do solo depende do grau do teor de
nutrientes, matéria orgânica e da microbiota
22
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.
23
11. Contaminação do Solo
24
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.”
25
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 (...)
26
13. Disposição de resíduos sólidos: Lixão
27
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.
28
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.
29
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,
30
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”.
31
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
32
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.
33
16. Técnicas de Tratamento: Landfarming
preparação
célula coberta
revestimento
inoculação
cobertura
Lavragem do solo
34
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.
35
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).
36
16.1. Landfarming: Vantagens e Desvantagens
37
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.
38
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.
40
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.
41
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.
42
17.3. Biorremediação Engenheirada
43
17.3. Biorremediação Engenheirada
44
17.4. Biorremediação: Mecanismos de
Degradação
HO-(CH2)-COOH
CH3-(CH2)n-1-COOH
O mecanismo é dependente da ação enzimática
45
18. Utilização de Biossólidos na Agricultura
Legislação
46
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
47
Obrigada!
Neusa Pereira Arruda
([email protected])
48
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