Recursos Naturais, Poluição e Ciclos Biogeoquímicos

Recursos Naturais: Renováveis e Não Renováveis

Recursos Renováveis: São repostos por processos naturais ou induzidos, após a sua utilização; ex: Água, Ar, Biomassa e Vento.

Recursos Não Renováveis: Estão limitados à quantidade existente no Planeta, não podem ser repostos. Ex: Minerais Energéticos (Combustíveis Fósseis) e Minerais Não Energéticos (Ferro, Fósforo, etc.).

Poluição Ambiental

Poluição: Qualquer alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente, que cause ou possa causar danos ou prejuízos aos seres humanos e ao próprio meio ambiente. A transformação dos recursos naturais e a utilização dos produtos obtidos geram problemas de poluição.

Conceitos sobre Poluição

• Poluentes: Subprodutos das atividades humanas, que causam impacto negativo.

Fontes de Poluição

• Pontual (Local): São facilmente identificadas e o perfil de lançamento de poluentes segue um determinado padrão, também são conhecidas como fontes estacionárias. Ex: águas residuais, industriais, mistos ou de minas.
• Difusa (Dispersa): São de difícil identificação e o perfil de lançamento dos poluentes não segue nenhum padrão. Ex: drenagens agrícolas, águas pluviais e escorrimento de lixeiras. Exaustão de veículos, desgastes de pneus, freios, óleos e outros vazamentos.

Fenômenos Relacionados à Poluição

O aquecimento global é o aumento da temperatura da Terra. Já o efeito estufa acontece porque alguns gases da atmosfera terrestre mantém parte do calor do Sol ao redor do planeta.

Chuva Ácida

As fábricas com suas máquinas a vapor, queimavam toneladas de carvão mineral para gerar energia. Neste contexto, começa a surgir a chuva ácida. Ela é formada a partir de uma grande concentração de poluentes químicos, que são despejados na atmosfera diariamente. Estes poluentes, originados principalmente da queima de combustíveis fósseis, formam nuvens, neblinas e até mesmo neve. A chuva ácida é composta por diversos ácidos como, por exemplo, o óxido de nitrogênio e os dióxidos de enxofre, que são resultantes da queima de combustíveis fósseis (carvão, óleo diesel, gasolina entre outros). Quando caem em forma de chuva ou neve, estes ácidos provocam danos no solo, plantas, construções históricas, animais marinhos e terrestres etc. Este tipo de chuva pode até mesmo provocar o descontrole de ecossistemas, ao exterminar determinados tipos de animais e vegetais. Poluindo rios e fontes de água, a chuva pode também prejudicar diretamente a saúde do ser humano, causando doenças pulmonares, por exemplo.

Conceitos de Energia e Desenvolvimento

Leis da Termodinâmica

1ª Lei da Termodinâmica: “A energia pode se transformar de uma forma em outra, mas não pode ser criada ou destruída”. Da mesma forma que a massa, a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada; De modo geral todas as formas de energia podem ser enquadradas em:

• Energia cinética: de movimento;
• Energia potencial: armazenada na matéria em função da posição.

A principal fonte de energia para os seres vivos é o sol.

2ª Lei: “Todo o processo de transformação de energia dá-se a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, ou de menor qualidade”. Os processos de conversão de energia ocorrem de uma fonte mais nobre para uma menos nobre; quanto mais trabalho pode ser realizado, mais nobre é a fonte de energia. Como consequência desta lei, a forma residual de energia pode ser considerado o calor disperso no meio ambiente.

Para que um sistema possa permanecer ordenado, é necessário um fornecimento contínuo de energia. A principal característica é colocar o resíduo novamente no ciclo produtivo.

Visões de Desenvolvimento

• Visão Antiga: Busca incessante por uma melhor qualidade de vida; Modelo de desenvolvimento desvinculado das questões ambientais; Recursos naturais inesgotáveis; Limitação dos processos naturais para a assimilação dos impactos resultantes e com a visão de colocar o resíduo fora do ciclo produtivo.
• Visão Nova: Aproximar o modelo de desenvolvimento linear dos seres humanos a um sistema cíclico; Necessidade de conhecimento das interações entre desenvolvimento tecnológico e meio ambiente; Contemplar nas atividades humanas as questões ambientais; Prevenção da Poluição (– Atividades que visam eliminar ou reduzir a geração de poluentes).

Prevenção e Sustentabilidade

• Produção mais Limpa: Desenvolvimento de métodos de produção baseados no conceito de prevenção da poluição.
• Desenvolvimento Sustentável: Satisfazer as necessidades presentes sem comprometer a capacidade das gerações futuras em atenderem as suas necessidades. Visão cíclica: o resíduo entra no ciclo produtivo, neste caso o resíduo vira recurso reutilizado.

Papel do Engenheiro

• Integrar às suas atividades os novos conceitos de desenvolvimento;
• Avaliar os processos de forma integrada;
• Multidisciplinaridade e trabalho em equipe.

Modo de Atuação

• Conhecer as relações existentes entre as atividades humanas e o meio ambiente;
• Aprender com as lições do passado;
• Ser capaz de promover mudanças.

Os ciclos biogeoquímicos são essenciais para restabelecer o equilíbrio dos ecossistemas.

Uso da Água

Usos Consultivos: Referem-se aos usos que retiram a água de sua fonte natural diminuindo suas disponibilidades. Ex: irrigação, abastecimento humano e industrial.

Usos Não Consultivos: Referem-se aos usos que retornam à fonte de suprimento, praticamente a totalidade da água utilizada, podendo haver alguma modificação no seu padrão temporal de disponibilidade. Exs: navegação, recreação, psicultura, hidroeletricidade, etc.

Ciclo da Água

1. Sob a ação dos ventos e dos raios solares, a água dos rios, lagos e oceanos evapora. O vapor de água sobe e, ao encontrar as camadas mais frias da atmosfera, condensa-se e forma nuvens. As nuvens são compostas de uma grande quantidade de gotículas de água.
2. A água presente nas nuvens precipita-se sobre a superfície na forma de chuva, neve ou granizo (chuva de pedras).
3. Parte da água que cai no solo torna a evaporar. Outra parte escorre pela superfície, atingindo rios e mares. Uma certa quantidade de água se infiltra na terra e forma os lençóis de água subterrâneos. Estes, por sua vez, acabam abastecendo rios, mares, lagos, e fontes, fechando, assim, o ciclo.

Os seres vivos também participam do ciclo da água, pois os vegetais e os animais absorvem continuamente água do ambiente e a devolvem ao meio de diversas maneiras. Os vegetais a devolvem pela transpiração; os animais, também pela transpiração, pelas fezes e principalmente pela urina. Na transpiração a água é perdida sob a forma de vapor.

Ciclo do Carbono

O carbono é absorvido pelas plantas. Uma vez incorporado às moléculas orgânicas dos produtores, poderá seguir dois caminhos: ou será liberado novamente para a atmosfera na forma de CO2, como resultado da degradação das moléculas orgânicas no processo respiratório, ou será transferido na forma de moléculas orgânicas aos animais herbívoros quando estes comerem os produtores (uma parte será transferida para os decompositores que liberarão o carbono novamente para a atmosfera, degradando as moléculas orgânicas presentes na parte que lhes coube). Os animais, através da respiração, liberam à atmosfera parte do carbono assimilado, na forma de CO2.

Parte do carbono contido nos herbívoros será transferida para os níveis tróficos seguintes e outra parte caberá aos decompositores e, assim, sucessivamente, até que todo o carbono fixado pela fotossíntese retorne novamente à atmosfera na forma de CO2.

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio alcança o solo sob a forma de material orgânico de origem vegetal e animal. Estas substâncias são decompostas por organismos que vivem no solo. A amonificação, que é a liberação de íon de amônio (NH4+) de compostos nitrogenados é efetuada por bactérias e fungos que vivem no solo. A nitrificação é a oxidação do amônio, com formação de nitritos e nitratos; estas são realizadas por dois tipos diferentes de bactérias. O nitrogênio entra nas plantas quase que totalmente sob a forma de nitratos. No interior delas, os nitratos reduzem-se a amônio. Os aminoácidos são formados pela combinação de amônio com um citoácido (aminação) ou através da transferência de um grupamento amino (-NH2) de um aminoácido para um citoácido, dando origem a outro aminoácido (transaminação). Estes compostos orgânicos retornam subsequentemente ao solo, completando o ciclo do nitrogênio.

Ciclo do Oxigênio

O principal reservatório de oxigênio para os seres vivos é a atmosfera, onde esse elemento se encontra na forma de gás oxigênio (O2) e de gás carbônico (CO2).

O O2 é utilizado na respiração aeróbica das plantas e animais. Nesse processo, átomos de oxigênio combinam-se com átomos de hidrogênio, formando moléculas de água. A água formada na respiração, chamada água metabólica é, em parte, eliminada para o ambiente através da transpiração, da excreção e das fezes, em parte utilizada em processos metabólicos. Dessa forma, seus átomos de oxigênio acabam incorporados à matéria orgânica e podem voltar à atmosfera pela respiração e pela decomposição do organismo, que produzem água e gás carbônico.

O CO2 atmosférico é utilizado no processo de fotossíntese. Os carbonos e os oxigenados presentes no gás carbônico passam a fazer parte da matéria orgânica do vegetal, e tanto a respiração como a decomposição dessa matéria orgânica restituirão o oxigênio à atmosfera, na forma de água e gás carbônico. A água utilizada pelas plantas na fotossíntese é quebrada, e seus átomos de oxigênio são liberados para a atmosfera na forma de O2.

O que pode acontecer com alteração desses ciclos: intensificação do efeito estufa, mudanças climáticas, aquecimento global, mudanças nos níveis dos oceanos, despejos de esgotos nos rios, desmatamentos, aumento da população humana.

Ecossistemas

Um conjunto de seres vivos que interagem entre si e com o meio natural de forma equilibrada, por meio da reciclagem de matéria e do uso eficiente de energia solar. Unidade funcional básica, composta de uma biocenose (seres vivos) e um biótipo (ambiente).

Particularidades de um Ecossistema

Suas características

• TODOS OS ECOSSISTEMAS SÃO INTERLIGADOS (BIOSFERA) – CONTINUIDADE
• OS ECOSSISTEMAS SÃO ABERTOS E SE MANTÊM ATRAVÉS DO FLUXO DE ENERGIA SOLAR – SISTEMA ABERTO
• OS ECOSSISTEMAS RESISTEM ÀS MUDANÇAS, OU SEJA, SÃO AUTO-REGULADORES – HOMEOSTASE

Impacto Ambiental e Avaliação

Definição de impacto ambiental: Qualquer alteração das propriedades físicas, químicas, biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que afetem direta ou indiretamente.

A Avaliação de Impacto Ambiental: Pode ser definida como uma série de procedimentos legais, institucionais e técnico-científicos, com o objetivo caracterizar e identificar impactos potenciais na instalação futura de um empreendimento, ou seja, prever a magnitude e a importância desses impactos.

Poluição Hídrica

O que é poluição hídrica: é qualquer alteração nas características físicas, químicas ou biológicas das águas que possa constituir prejuízos à saúde e segurança e ao bem estar da população e ainda possa comprometer a fauna e a utilização das águas para fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia. O que causa p. hídrica: crescimento populacional, alto grau de urbanização, desenvolvimento industrial e seus despejos, aumento da prod. agrícola que aumenta a quant. de pesticidas e fertilizantes.

Classificação da Poluição Hídrica

Bacteriana, Orgânica, Química, Térmica, Radioativa.

DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio)

Refere-se à quantidade oxigênio necessária para estabilizar, por processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea.

Finalidades do teste

• Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo.
• Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo.
• Critério para dimensionamento da maioria dos sistemas de tratamento de esgotos e legislação ambiental são baseados nesse parâmetro.

DQO (Demanda Química de Oxigênio)

Refere-se à quantidade oxigênio necessária para estabilizar, por meio de um oxidante em meio ácido (processo químico), a matéria orgânica carbonácea.

Algumas vantagens do teste:

• Teste é realizado em 2 a 3 horas.
• Teste não afetado pela nitrificação.

Algumas limitações do teste:

• Refere-se à matéria orgânica biodegradável + inerte.
• Não é possível visualizar a degradação do despejo ao longo do tempo.
• Constituintes inorgânicos podem ser oxidados e interferir no resultado.

Relação entre DQO e DBO

DQO/DBO ⇒ varia com o tipo de efluente e à medida que o esgoto passa pelas diversas unidades da ETE.

• DQO/ DBO baixa ⇒ fração biodegradável elevada.
• DQO/ DBO elevada ⇒ fração inerte elevada.
• Esgotos domésticos brutos ⇒ DQO/DBO entre 1,7 a 2,4.

Poluição do Solo

O solo é formado a partir de rochas, que com ajuda do clima e de microrganismos se transforma num material solto e macio. É composto de ar, água, matéria orgânica e mineral. É um recurso finito e não renovável.

A poluição do solo e do subsolo consiste na deposição, disposição, descarga, infiltração ou aterramento no solo de substâncias ou produtos poluentes em estado sólido, líquido ou gasoso.

Tipos de Degradação

EROSÃO, METAIS PESADOS, LIXO, AGROTÓXICOS.

Lixão vs. Aterro Sanitário

• Lixão: é uma área de disposição final de resíduos sólidos sem nenhuma preparação anterior do solo. Não tem nenhum sistema de tratamento de efluentes líquidos - o chorume (líquido preto que escorre do lixo). Este penetra pela terra levando substancias contaminantes para o solo e para o lençol freático.
• Aterro Sanitário: Que antes de iniciar a disposição do lixo teve o terreno preparado previamente com o nivelamento de terra e com o selamento da base com argila e mantas de PVC, esta extremamente resistente. Desta forma, com essa impermeabilização do solo, o lençol freático não será contaminado pelo chorume. Este é coletado através de drenos de PEAD, encaminhados para o poço de acumulação de onde, nos seis primeiros meses de operação é recirculado sobre a massa de lixo aterrada. Depois desses seis meses, quando a vazão e os parâmetros já são adequados para tratamento, o chorume acumulado será encaminhado para a estação de tratamento de efluentes. A operação do aterro sanitário, assim como a do aterro controlado prevê a cobertura diária do lixo, não ocorrendo a proliferação de vetores, mau cheiro e poluição visual.

Biorremediação

A biodegradação diz respeito ao processo de decomposição de materiais (sobretudo de origem orgânica) por ação de seres vivos. A Biorremediação é o processo pelo qual organismos vivos tais como, microrganismos, fungos, plantas, algas verdes ou suas enzimas são utilizados para reduzir ou remover - remediar - contaminações no ambiente. Utilizando processos biodegradáveis para tratamento de resíduos este processo é capaz de regenerar o equilíbrio do ecossistema original. Especificamente, a biorremediação atua através da introdução de processos biológicos adicionais para a decomposição dos resíduos que favorecem e incrementam a velocidade do processo natural de degradação.

Biorremediação: ato de remediar, consiste em recuperar águas ou solos contaminados. Emprega-se um produto novo, totalmente natural, provocando a extração para compostos voláteis, este possui o poder da oxidação lenta. Composto formado por bio-reação. Na atenuação natural a possibilidade de saturação do solo é muito ampla em se tratando de Hidrocarbonetos, portanto é bem provável que se utilize outras substâncias. As substâncias inorgânicas são nocivas ao meio ambiente, contaminando o subsolo com outros componentes que não existiram anteriormente.