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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS - IGEO
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
GEOQUÍMICA AMBIENTAL - GEO722
DOCENTE: BRUNO CESAR MORTTATI
EZEQUIAS NOGUEIRA GUIMARÃES
CONTAMINAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA SUBTERRÂNEA POR NITRATOS
Boa Vista, RR.
2019.
1. O NITROGÊNIO NO MEIO AMBIENTE
A contaminação de águas subterrâneas e do solo por nitratos provém
principalmente das atividades pecuárias, que incluem a decomposição do esterco
(47,0%), seguida pela aplicação de fertilizantes nitrogenados, herbicidas e pesticidas na
agricultura (32,4%) e, finalmente, as emissões domésticas de amônia, como desperdício
humano e animal de estimação, assim como transpiração e respiração humana (16,3%)
(RIBEIRO et al., 2007).
Além dessas fontes, Ribeiro et al. (2005) citam os animais domésticos, sistemas
sépticos, fixação do nitrogênio e deposição atmosférica como outros potenciais
contribuintes de nitrogênio para águas superficiais e subterrâneas, confirmando os
cenários discutidos na figura 1.
Figura 1: Atividades antrópicas potencialmente geradoras de carga contaminante ao aquífero.
Fonte: RIBEIRO et al. (2007).
Devido à sua alta solubilidade em água, é, possivelmente, o contaminante mais
difundido na água subterrânea do mundo resultando numa séria ameaça para o
abastecimento de água potável. Por causa do consequente aumento de nitrato, o
tratamento e a purificação da água potável se tornam cada vez mais difíceis e
dispendiosos.
O nitrogênio é um importante elemento nas reações biológicas. Os compostos de
nitrogênio estão presentes no meio ambiente fazendo parte de um ciclo onde pode se
apresentar como nitrogênio gasoso (N2), como compostos nitrogenados na sequência de
oxidação de nitrogênio na forma de amônia NH4
+, nitrito (NO2
-) e nitrato (NO3
-), sendo
esses processos vitais na cadeia alimentar.
O nitrato auxilia no crescimento das plantas. Porém, níveis elevados levam a
contaminações e influenciam negativamente a diversidade biológica das águas. Os sais
estimulam o crescimento de algas, o que pode ser prejudicial para outras plantas.
A saúde humana pode ser comprometida, pois a ingestão de água com altas
concentrações de nitratos e nitritos pode estar relacionada com a incidência de câncer do
estômago e do esôfago. Os nitratos em si não são perigosos para o ser humano, mas
podem se transformar em nitritos, que podem bloquear o transporte de oxigênio no
sangue que pode resultar na chamada “síndrome do bebê azul” especialmente perigosa
para os bebês menores de seis meses de idade. A criança apresenta-se azulada devido ao
quadro de anaerobiose provocado pela ineficiência no transporte de O2.
2. TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA DO NITROGÊNIO
Os compostos orgânicos iniciais sintetizados a partir da assimilação do
nitrogênio são os aminoácidos, a genética e a quantidade de nitrogênio disponível para a
planta controlam a ordem na qual os aminoácidos se ligam e, portanto, o tipo de
proteína formada.
Uma vez no solo, as diferentes formas de nitrogênio sofrem uma série de
reações, dependendo do pH, dos organismos presentes, da temperatura e do potencial de
oxidação do meio em que são encontrados.
O segundo processo transforma o íon nitrito (NO2
-) em nitrato (NO3
-), sendo
realizado por bactérias do tipo Nitrobacter e Nitrocystis.
As saídas de nitrogênio do solo para o ar ou para camadas profundas do solo
incluem desnitrificação, decomposição, lixiviação e volatilização. A desnitrificação é a
transformação biológica do íon nitrato (NO3
-) em nitrogênio molecular (N2), óxido
nítrico (N2O) e óxido nitroso (NO).
As bactérias responsáveis pela execução desse processo são autótrofos aeróbicos
que podem ser transformados para ter crescimento anaeróbico quando o nitrato é usado
como aceitador de elétrons.
Sob condições anaeróbicas (solos inundados), esse processo é mediado por
microorganismos como Thiobacillus denitrificans, T. thioparus, Pseudomonas,
Micrococcus.
A desnitrificação química ocorre principalmente em solos ácidos, nos quais a
formação de ácido nitroso (HNO2) é favorecida.
Quando há oxigênio suficiente no meio, o NO produzido pode ser oxidado em
NO2, que então reage com a água no meio para produzir ácido nitroso e ácido nítrico.
Se o suprimento de nutrientes no solo for amplo, as culturas provavelmente
crescerão melhor e produzirão rendimentos mais altos. No entanto, se apenas um dos
nutrientes necessários for escasso, o crescimento das plantas é limitado e o rendimento
das culturas é reduzido. Consequentemente, para obter altos rendimentos, os
fertilizantes são necessários para fornecer às culturas os nutrientes do solo que estão
faltando. Com os fertilizantes, o rendimento das culturas muitas vezes pode dobrar ou
até triplicar.
3. CONTAMINAÇÃO DO SOLO POR NITRATO
Entres os diversos tipos de fertilizantes disponíveis no mercado, o tipo principal
utilizado na agricultura é o fertilizante químico. Um fertilizante químico é um
fertilizante que compreende compostos químicos refinados ou processados.
Este tipo de fertilizante é caracterizado por ter um custo menor, por ser muito
solúvel na solução do solo e, por proporcionar uma rápida disponibilidade de nutrientes
para a planta. Essa rápida disponibilidade nem sempre será positiva, pois associa-se a
perdas significativas de nutrientes por lixiviação e volatilização, principalmente de
nitrogênio, o que reduz a eficiência da fertilização (até 70%), forçando o agricultor a
aplicar mais fertilizante do que o necessário para a planta.
Portanto, o uso de fertilizantes químicos pode produzir vários efeitos ambientais
negativos. Os fabricantes de materiais sintetizados usam fertilizantes químicos para
ajudar as plantas a crescer, mas esses fertilizantes não ajudam o solo em que crescem, e
podem causar grandes danos. Níveis anormalmente altos de nutrientes que alguns
fertilizantes químicos contêm podem saturar o solo e anular a eficácia de outros
nutrientes vitais.
3.1. PRINCIPAIS TIPOS DE FERTILIZANTES
3.1.1. Uréia revestida com enxofre (SCU)
É um tipo de fertilizante encapsulado obtido por pulverização de enxofre moído
sobre grânulos de uréia superaquecidos. Para reduzir as possíveis imperfeições e
orifícios criados nessa cobertura de enxofre durante o processo, a uréia é posteriormente
selada com uma camada de cera. O aparecimento de grânulos com furos não selados é
frequente, o que faz com que parte do nitrogênio perca a característica de liberação
lenta.
O processo de liberação começa quando as bactérias do solo 'Thiobacillus'
oxidam a camada de enxofre dos grânulos sem imperfeições. A atividade dessas
bactérias será favorecida pela umidade do solo, temperatura, pH neutro, além do alto
conteúdo de matéria orgânica, fatores que, portanto, influenciarão diretamente a
liberação de nitrogênio e a longevidade do solo.
3.1.2. Metileno-uréia / uréia-formaldeído
São fertilizantes formados pela reação da uréia com formaldeído, originando
misturas de cadeias de uréia e polímeros de diferentes comprimentos, dependendo da
condição da reação e da proporção existente entre a uréia e o formaldeído. A liberação
de nitrogênio é causada pela ruptura dessas cadeias pela ação dos microrganismos do
solo, aumentando a taxa de liberação quanto menor o comprimento das cadeias.
3.1.3. Inibidores da nitrificação
São compostos químicos que atrasam a atividade de Nitrosomonas, a bactéria
responsável pela transformação de amônio em nitrito, um estágio anterior à sua
transformação em nitratos pela ação das bactérias Nitrobacter e Nitrosolobus, sendo os
nitratos a maneira pela qual elas produzem as principais perdas de nitrogênio aplicadas
na fertilização devido à sua facilidade de lavagem.
Os inibidores de nitrificação e urease são completamente misturados com
fertilizantes nitrogenados antes de se espalhar e depois propagados juntos na mistura.
Durante esse período e desde a sua aplicação, o nitrogênio amoniacal contido no
fertilizante fornecido permanecerá disponível para a planta. O tempo que o nitrogênio é
mantido na amônia depende do tipo de solo.
3.2. DANOS CAUSADOS NO SOLO POR CONTA DO NITRATO
3.2.1. Solos ácidos
Outro efeito dos fertilizantes químicos é que eles podem causar infertilidade do
solo através do aumento da acidez. Muitos fertilizantes químicos contêm ácido sulfúrico
e clorídrico, que, se usado em excesso, pode causar sérios danos aos microorganismos.
Isso pode ter um sério impacto no pH do solo e afetar negativamente o crescimento das
plantas.
3.2.2. Aumento de microrganismos
Os fertilizantes químicos ricos em nitrogênio podem ter o efeito oposto nos
solos, em comparação com os fertilizantes mais ácidos. O excesso de nitrogênio pode
gerar um aumento na população de microrganismos. Em quantidades suficientes, esses
microrganismos, em vez de ajudar as plantas, irão prejudicá-los, uma vez que toda
matéria orgânica e nutrientes são consumidos no solo circundante.
3.2.3. Poluição de Águas Subterrâneas
As plantas podem absorver apenas uma certa quantidade de nutrientes. Portanto,
ao aplicar um fertilizante químico em excesso, nem todos os nutrientes fertilizantes
sintéticos contribuirão para a saúde e o crescimento da planta. Pelo contrário, o
fertilizante que não será utilizado pelas plantas, infiltrará no solo e poderá viajar com a
chuva e por escoamento até os córregos, rios, lagos, reservatórios e oceanos. Os
compostos químicos dos fertilizantes podem contaminar o suprimento de água potável e
alterar os ecossistemas.
3.2.4. Excesso de crescimento
Devido à alta potência dos fertilizantes químicos, às vezes eles podem tornar as
plantas muito grandes para sua própria saúde.
4. CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA POR NITRATO
O contaminante inorgânico de maior preocupação em águas subterrâneas é o íon
nitrato, NO3
-, que normalmente ocorre em aqüíferos de zonas rurais e suburbanas.
Sendo o nitrato uma forma estável de nitrogênio em condições anaeróbias, esta
substância pode ser considerada persistente e sua remoção da água para atender ao
padrão de portabilidade.
O critério de poluição é relativo, pois a qualidade da água dependerá de sua
aplicabilidade. No Brasil, a Portaria no 2.914, de 12 de dezembro de 2011, do
Ministério da Saúde, assim como a Resolução CONAMA nº. 396 de 2008 estabelece o
valor máximo permissível de 10 mg/L de N ou 45 mg/L de NO3
- (BRASIL, 2011) para
consumo humano, em águas subterrâneas, enquanto a concentração de nitrogênio total
nos efluentes, considerando os limites estabelecidos pela Organização Mundial da
Saúde para irrigação de culturas deve ser menor que 5 mg/L.
Na ausência de qualquer sinal de contaminantes em águas subterrâneas, por
atividade humana, a partir da análise das águas minerais, considera que a concentração
de 0,70 mg/L N-NO3
- (ou 3 mg/L de NO3
-) é o limite para considerar uma água
subterrânea como natural enquanto que Bezerra et al. (2017) considera o nitrato
encontrado naturalmente em águas subterrâneas com teores que variam de 0,1 a 10
mg/L.
Em estudo da hidroquímica das águas subterrâneas na área urbana de Marília
(SP) IRITANI et al. (2010) mostra que muitos poços apresentam concentração de
nitrato acima do Valor de Alerta (5 mg/L N- NO3
-) estabelecido pela Companhia
Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e alguns, acima do padrão de
potabilidade (até 16,9 mg/L N-NO3
-).
Alguns parâmetros químicos foram medidos quinzenalmente em campo com o
uso de equipamentos como o Rqflex-Plus (nitrato, nitrito, amônio) e Microquant
(cloreto), ambos da MERCK. Os métodos utilizados por estes equipamentos foram
respectivamente a reflectometria e colorimetria. O primeiro incluía os compostos
nitrogenados (nitrogênio total, nitrogênio orgânico, amônia, nitrito, nitrato) (VARNIER
e HIRATA, 2002).
As maiores concentrações deste contaminante foram observadas, principalmente,
nos bairros mais antigos da cidade (zona central), com maior adensamento urbano. Isso
sugere a vinculação entre o processo de urbanização e a carga de nitrato presente no
aquífero, cuja origem provavelmente está associada às antigas fossas e vazamentos das
redes coletoras de esgoto. Estudos de isótopos, por exemplo, são recomendáveis para
conhecer com maior certeza qual é a fonte que gerou tal contaminação IRITANI et al.
(2010).
A partir da forma predominante de nitrogênio encontrada em um corpo d’água,
pode se determinar o estágio de poluição. A decomposição aeróbia finalmente leva à
conversão de nitrogênio em nitrito e depois em nitrato. Uma maior concentração de
nitrogênio na forma orgânica ou de amônia indica uma poluição recente, já a
predominância de nitrato é indicativa de contaminação antiga (figura 2-A) (BEZERRA
et al., 2017).
A figura 2-B ilustra o efeito de um volume de poluentes orgânicos em um rio.
As alterações nos tipos de nitrogênio, de nitrogênio orgânico para amônia, para nitrito e
para nitrato podem ser observadas. Os orgânicos contem muita energia e são oxidados
para materiais mais inertes.
Devido à sua elevada estabilidade e solubilidade, o nitrato tem uma baixa
tendência para a precipitação e adsorção, e, portanto, é difícil remover este íon da água
utilizando as tecnologias convencionais de tratamento de água, sendo necessários
tratamentos especiais para a diminuição da concentração a níveis aceitáveis (figura 3).
A desnitrificação biológica é um processo amplamente estudado para remoção
de nitrato das águas residuais. Dentre os benefícios destaca-se a capacidade de remoção
seletiva do nitrato, a conversão do poluente num composto inócuo (nitrogênio
molecular), além de o custo benefício ser maior que nos outros processos (TORRES,
2011).
Figura 2: A) Perfil esquemático ilustrando as zonas dos diferentes compostos nitrogenados na pluma. B)
Nitrogênio e organismos aquáticos a jusante de uma fonte de poluição orgânica de um rio.
Fonte: A) VARNIER e HIRATA (2002). B) SILVA e BROTTO (2014).
Figura 3: Comparação entre os principais processos de remoção de nitrato em água para consumo
humano.
Fonte: COSTA et al. (2016).
A troca iônica consiste na passagem de água contaminada por uma coluna
preenchida com resina com grupos funcionais neutralizados por ânions de bases fortes,
A
B
que são trocados pelo contaminante até a exaustão completa da resina (COSTA et al.,
2016).
A tecnologia de membranas é um método que necessita de um pós-tratamento de
salmoura gerada antes da descarga. O princípio da remoção dos íons neste método
baseia-se na passagem forçada da água contaminada, pela aplicação de pressão superior
à osmótica, por uma membrana semipermeável, que filtra o íon nitrato (COSTA et al.,
2016).
A adsorção tem sido empregada com sucesso para remoção de nitrato de água.
Consiste num processo que compreende a transferência de massa entre adsorvente
(material sobre cuja superfície ocorre a adsorção) e adsorbato (substância adsorvida)
(COSTA et al., 2016).
5. REFERÊNCIAS
BEZERRA, A. D. A.; ROCHA, J. C.; NOGUEIRA, E. R.; ARAÚJO, F. G. D. M.;
FARIAS, M. K.; BRANDÃO, M. G. A.; PANTOJA, L. D. M. Teor de nitrato em águas
subterrâneas da região metropolitana de Fortaleza, Ceará: um Alerta. Semina: Ciências
Biológicas e da Saúde, Londrina, v. 38, n. 2, p. 129-136, jul./dez. 2017.
BRASIL. Portaria nº 2914 de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde. Dispõe
sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo
humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 14 dez.
2011.
COSTA, D. D.; KEMPKA. A. P.; SKORONSKI, E. A contaminação de mananciais de
abastecimento pelo nitrato: o panorama do problema no Brasil, suas consequências e as
soluções potenciais. REDE – Revista Eletrônica do PRODEMA Fortaleza, Brasil, v. 10,
n. 2, p. 49-61, jul./de. 2016. ISSN: 1982-5528.
IRITANI, M. A.; VIOTTI, M.; ODA, G. H.; FERREIRA, L. M. R. Nitrato nas águas
subterrâneas do sistema Aquífero Bauru, área urbana do município de Marília (SP).
Revista do Instituto Geológico, São Paulo, 31 (1/2), 1-21, 2010.
RIBEIRO, M. L.; LOURENCETTI, C.; TEIXEIRA, D. Cenários de contaminação da
água subterrânea por atividades agrícolas. Revista Brasileira Multidisciplinar. v. 9, n. 2.
São Paulo, 2005.
RIBEIRO, M. L.; LOURENCETTI, C.; PEREIRA, S. Y.; MARCHI, M. R.
R.Contaminação de águas subterrâneas por pesticidas: avaliação preliminar. Química
Nova. vol. 30 no. 3 São Paulo Maio/Junho 2007.
SILVA, L. C. M; BROTTO, M. E. Nitrato em água: ocorrência e consequências. 2014.
VARNIER, C.; HIRATA, R. Contaminação da água subterrânea por nitrato no Parque
Ecológico do Tietê - São Paulo, Brasil. Rev. Águas Subterrâneas no 16/ Maio 2002.

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CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS POR NITRATO DA AGRICULTURA.doc

  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS - IGEO DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA GEOQUÍMICA AMBIENTAL - GEO722 DOCENTE: BRUNO CESAR MORTTATI EZEQUIAS NOGUEIRA GUIMARÃES CONTAMINAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA SUBTERRÂNEA POR NITRATOS Boa Vista, RR. 2019.
  • 2. 1. O NITROGÊNIO NO MEIO AMBIENTE A contaminação de águas subterrâneas e do solo por nitratos provém principalmente das atividades pecuárias, que incluem a decomposição do esterco (47,0%), seguida pela aplicação de fertilizantes nitrogenados, herbicidas e pesticidas na agricultura (32,4%) e, finalmente, as emissões domésticas de amônia, como desperdício humano e animal de estimação, assim como transpiração e respiração humana (16,3%) (RIBEIRO et al., 2007). Além dessas fontes, Ribeiro et al. (2005) citam os animais domésticos, sistemas sépticos, fixação do nitrogênio e deposição atmosférica como outros potenciais contribuintes de nitrogênio para águas superficiais e subterrâneas, confirmando os cenários discutidos na figura 1. Figura 1: Atividades antrópicas potencialmente geradoras de carga contaminante ao aquífero. Fonte: RIBEIRO et al. (2007). Devido à sua alta solubilidade em água, é, possivelmente, o contaminante mais difundido na água subterrânea do mundo resultando numa séria ameaça para o abastecimento de água potável. Por causa do consequente aumento de nitrato, o tratamento e a purificação da água potável se tornam cada vez mais difíceis e dispendiosos. O nitrogênio é um importante elemento nas reações biológicas. Os compostos de
  • 3. nitrogênio estão presentes no meio ambiente fazendo parte de um ciclo onde pode se apresentar como nitrogênio gasoso (N2), como compostos nitrogenados na sequência de oxidação de nitrogênio na forma de amônia NH4 +, nitrito (NO2 -) e nitrato (NO3 -), sendo esses processos vitais na cadeia alimentar. O nitrato auxilia no crescimento das plantas. Porém, níveis elevados levam a contaminações e influenciam negativamente a diversidade biológica das águas. Os sais estimulam o crescimento de algas, o que pode ser prejudicial para outras plantas. A saúde humana pode ser comprometida, pois a ingestão de água com altas concentrações de nitratos e nitritos pode estar relacionada com a incidência de câncer do estômago e do esôfago. Os nitratos em si não são perigosos para o ser humano, mas podem se transformar em nitritos, que podem bloquear o transporte de oxigênio no sangue que pode resultar na chamada “síndrome do bebê azul” especialmente perigosa para os bebês menores de seis meses de idade. A criança apresenta-se azulada devido ao quadro de anaerobiose provocado pela ineficiência no transporte de O2. 2. TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA DO NITROGÊNIO Os compostos orgânicos iniciais sintetizados a partir da assimilação do nitrogênio são os aminoácidos, a genética e a quantidade de nitrogênio disponível para a planta controlam a ordem na qual os aminoácidos se ligam e, portanto, o tipo de proteína formada. Uma vez no solo, as diferentes formas de nitrogênio sofrem uma série de reações, dependendo do pH, dos organismos presentes, da temperatura e do potencial de oxidação do meio em que são encontrados. O segundo processo transforma o íon nitrito (NO2 -) em nitrato (NO3 -), sendo realizado por bactérias do tipo Nitrobacter e Nitrocystis. As saídas de nitrogênio do solo para o ar ou para camadas profundas do solo incluem desnitrificação, decomposição, lixiviação e volatilização. A desnitrificação é a transformação biológica do íon nitrato (NO3 -) em nitrogênio molecular (N2), óxido nítrico (N2O) e óxido nitroso (NO).
  • 4. As bactérias responsáveis pela execução desse processo são autótrofos aeróbicos que podem ser transformados para ter crescimento anaeróbico quando o nitrato é usado como aceitador de elétrons. Sob condições anaeróbicas (solos inundados), esse processo é mediado por microorganismos como Thiobacillus denitrificans, T. thioparus, Pseudomonas, Micrococcus. A desnitrificação química ocorre principalmente em solos ácidos, nos quais a formação de ácido nitroso (HNO2) é favorecida. Quando há oxigênio suficiente no meio, o NO produzido pode ser oxidado em NO2, que então reage com a água no meio para produzir ácido nitroso e ácido nítrico. Se o suprimento de nutrientes no solo for amplo, as culturas provavelmente crescerão melhor e produzirão rendimentos mais altos. No entanto, se apenas um dos nutrientes necessários for escasso, o crescimento das plantas é limitado e o rendimento das culturas é reduzido. Consequentemente, para obter altos rendimentos, os fertilizantes são necessários para fornecer às culturas os nutrientes do solo que estão faltando. Com os fertilizantes, o rendimento das culturas muitas vezes pode dobrar ou até triplicar. 3. CONTAMINAÇÃO DO SOLO POR NITRATO Entres os diversos tipos de fertilizantes disponíveis no mercado, o tipo principal utilizado na agricultura é o fertilizante químico. Um fertilizante químico é um fertilizante que compreende compostos químicos refinados ou processados.
  • 5. Este tipo de fertilizante é caracterizado por ter um custo menor, por ser muito solúvel na solução do solo e, por proporcionar uma rápida disponibilidade de nutrientes para a planta. Essa rápida disponibilidade nem sempre será positiva, pois associa-se a perdas significativas de nutrientes por lixiviação e volatilização, principalmente de nitrogênio, o que reduz a eficiência da fertilização (até 70%), forçando o agricultor a aplicar mais fertilizante do que o necessário para a planta. Portanto, o uso de fertilizantes químicos pode produzir vários efeitos ambientais negativos. Os fabricantes de materiais sintetizados usam fertilizantes químicos para ajudar as plantas a crescer, mas esses fertilizantes não ajudam o solo em que crescem, e podem causar grandes danos. Níveis anormalmente altos de nutrientes que alguns fertilizantes químicos contêm podem saturar o solo e anular a eficácia de outros nutrientes vitais. 3.1. PRINCIPAIS TIPOS DE FERTILIZANTES 3.1.1. Uréia revestida com enxofre (SCU) É um tipo de fertilizante encapsulado obtido por pulverização de enxofre moído sobre grânulos de uréia superaquecidos. Para reduzir as possíveis imperfeições e orifícios criados nessa cobertura de enxofre durante o processo, a uréia é posteriormente selada com uma camada de cera. O aparecimento de grânulos com furos não selados é frequente, o que faz com que parte do nitrogênio perca a característica de liberação lenta. O processo de liberação começa quando as bactérias do solo 'Thiobacillus' oxidam a camada de enxofre dos grânulos sem imperfeições. A atividade dessas bactérias será favorecida pela umidade do solo, temperatura, pH neutro, além do alto conteúdo de matéria orgânica, fatores que, portanto, influenciarão diretamente a liberação de nitrogênio e a longevidade do solo. 3.1.2. Metileno-uréia / uréia-formaldeído São fertilizantes formados pela reação da uréia com formaldeído, originando misturas de cadeias de uréia e polímeros de diferentes comprimentos, dependendo da condição da reação e da proporção existente entre a uréia e o formaldeído. A liberação de nitrogênio é causada pela ruptura dessas cadeias pela ação dos microrganismos do solo, aumentando a taxa de liberação quanto menor o comprimento das cadeias.
  • 6. 3.1.3. Inibidores da nitrificação São compostos químicos que atrasam a atividade de Nitrosomonas, a bactéria responsável pela transformação de amônio em nitrito, um estágio anterior à sua transformação em nitratos pela ação das bactérias Nitrobacter e Nitrosolobus, sendo os nitratos a maneira pela qual elas produzem as principais perdas de nitrogênio aplicadas na fertilização devido à sua facilidade de lavagem. Os inibidores de nitrificação e urease são completamente misturados com fertilizantes nitrogenados antes de se espalhar e depois propagados juntos na mistura. Durante esse período e desde a sua aplicação, o nitrogênio amoniacal contido no fertilizante fornecido permanecerá disponível para a planta. O tempo que o nitrogênio é mantido na amônia depende do tipo de solo. 3.2. DANOS CAUSADOS NO SOLO POR CONTA DO NITRATO 3.2.1. Solos ácidos Outro efeito dos fertilizantes químicos é que eles podem causar infertilidade do solo através do aumento da acidez. Muitos fertilizantes químicos contêm ácido sulfúrico e clorídrico, que, se usado em excesso, pode causar sérios danos aos microorganismos. Isso pode ter um sério impacto no pH do solo e afetar negativamente o crescimento das plantas. 3.2.2. Aumento de microrganismos Os fertilizantes químicos ricos em nitrogênio podem ter o efeito oposto nos solos, em comparação com os fertilizantes mais ácidos. O excesso de nitrogênio pode gerar um aumento na população de microrganismos. Em quantidades suficientes, esses microrganismos, em vez de ajudar as plantas, irão prejudicá-los, uma vez que toda matéria orgânica e nutrientes são consumidos no solo circundante. 3.2.3. Poluição de Águas Subterrâneas As plantas podem absorver apenas uma certa quantidade de nutrientes. Portanto, ao aplicar um fertilizante químico em excesso, nem todos os nutrientes fertilizantes sintéticos contribuirão para a saúde e o crescimento da planta. Pelo contrário, o fertilizante que não será utilizado pelas plantas, infiltrará no solo e poderá viajar com a
  • 7. chuva e por escoamento até os córregos, rios, lagos, reservatórios e oceanos. Os compostos químicos dos fertilizantes podem contaminar o suprimento de água potável e alterar os ecossistemas. 3.2.4. Excesso de crescimento Devido à alta potência dos fertilizantes químicos, às vezes eles podem tornar as plantas muito grandes para sua própria saúde. 4. CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA POR NITRATO O contaminante inorgânico de maior preocupação em águas subterrâneas é o íon nitrato, NO3 -, que normalmente ocorre em aqüíferos de zonas rurais e suburbanas. Sendo o nitrato uma forma estável de nitrogênio em condições anaeróbias, esta substância pode ser considerada persistente e sua remoção da água para atender ao padrão de portabilidade. O critério de poluição é relativo, pois a qualidade da água dependerá de sua aplicabilidade. No Brasil, a Portaria no 2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde, assim como a Resolução CONAMA nº. 396 de 2008 estabelece o valor máximo permissível de 10 mg/L de N ou 45 mg/L de NO3 - (BRASIL, 2011) para consumo humano, em águas subterrâneas, enquanto a concentração de nitrogênio total nos efluentes, considerando os limites estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde para irrigação de culturas deve ser menor que 5 mg/L. Na ausência de qualquer sinal de contaminantes em águas subterrâneas, por atividade humana, a partir da análise das águas minerais, considera que a concentração de 0,70 mg/L N-NO3 - (ou 3 mg/L de NO3 -) é o limite para considerar uma água subterrânea como natural enquanto que Bezerra et al. (2017) considera o nitrato encontrado naturalmente em águas subterrâneas com teores que variam de 0,1 a 10 mg/L. Em estudo da hidroquímica das águas subterrâneas na área urbana de Marília (SP) IRITANI et al. (2010) mostra que muitos poços apresentam concentração de nitrato acima do Valor de Alerta (5 mg/L N- NO3 -) estabelecido pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e alguns, acima do padrão de potabilidade (até 16,9 mg/L N-NO3 -).
  • 8. Alguns parâmetros químicos foram medidos quinzenalmente em campo com o uso de equipamentos como o Rqflex-Plus (nitrato, nitrito, amônio) e Microquant (cloreto), ambos da MERCK. Os métodos utilizados por estes equipamentos foram respectivamente a reflectometria e colorimetria. O primeiro incluía os compostos nitrogenados (nitrogênio total, nitrogênio orgânico, amônia, nitrito, nitrato) (VARNIER e HIRATA, 2002). As maiores concentrações deste contaminante foram observadas, principalmente, nos bairros mais antigos da cidade (zona central), com maior adensamento urbano. Isso sugere a vinculação entre o processo de urbanização e a carga de nitrato presente no aquífero, cuja origem provavelmente está associada às antigas fossas e vazamentos das redes coletoras de esgoto. Estudos de isótopos, por exemplo, são recomendáveis para conhecer com maior certeza qual é a fonte que gerou tal contaminação IRITANI et al. (2010). A partir da forma predominante de nitrogênio encontrada em um corpo d’água, pode se determinar o estágio de poluição. A decomposição aeróbia finalmente leva à conversão de nitrogênio em nitrito e depois em nitrato. Uma maior concentração de nitrogênio na forma orgânica ou de amônia indica uma poluição recente, já a predominância de nitrato é indicativa de contaminação antiga (figura 2-A) (BEZERRA et al., 2017). A figura 2-B ilustra o efeito de um volume de poluentes orgânicos em um rio. As alterações nos tipos de nitrogênio, de nitrogênio orgânico para amônia, para nitrito e para nitrato podem ser observadas. Os orgânicos contem muita energia e são oxidados para materiais mais inertes. Devido à sua elevada estabilidade e solubilidade, o nitrato tem uma baixa tendência para a precipitação e adsorção, e, portanto, é difícil remover este íon da água utilizando as tecnologias convencionais de tratamento de água, sendo necessários tratamentos especiais para a diminuição da concentração a níveis aceitáveis (figura 3). A desnitrificação biológica é um processo amplamente estudado para remoção de nitrato das águas residuais. Dentre os benefícios destaca-se a capacidade de remoção seletiva do nitrato, a conversão do poluente num composto inócuo (nitrogênio molecular), além de o custo benefício ser maior que nos outros processos (TORRES, 2011).
  • 9. Figura 2: A) Perfil esquemático ilustrando as zonas dos diferentes compostos nitrogenados na pluma. B) Nitrogênio e organismos aquáticos a jusante de uma fonte de poluição orgânica de um rio. Fonte: A) VARNIER e HIRATA (2002). B) SILVA e BROTTO (2014). Figura 3: Comparação entre os principais processos de remoção de nitrato em água para consumo humano. Fonte: COSTA et al. (2016). A troca iônica consiste na passagem de água contaminada por uma coluna preenchida com resina com grupos funcionais neutralizados por ânions de bases fortes, A B
  • 10. que são trocados pelo contaminante até a exaustão completa da resina (COSTA et al., 2016). A tecnologia de membranas é um método que necessita de um pós-tratamento de salmoura gerada antes da descarga. O princípio da remoção dos íons neste método baseia-se na passagem forçada da água contaminada, pela aplicação de pressão superior à osmótica, por uma membrana semipermeável, que filtra o íon nitrato (COSTA et al., 2016). A adsorção tem sido empregada com sucesso para remoção de nitrato de água. Consiste num processo que compreende a transferência de massa entre adsorvente (material sobre cuja superfície ocorre a adsorção) e adsorbato (substância adsorvida) (COSTA et al., 2016). 5. REFERÊNCIAS BEZERRA, A. D. A.; ROCHA, J. C.; NOGUEIRA, E. R.; ARAÚJO, F. G. D. M.; FARIAS, M. K.; BRANDÃO, M. G. A.; PANTOJA, L. D. M. Teor de nitrato em águas subterrâneas da região metropolitana de Fortaleza, Ceará: um Alerta. Semina: Ciências Biológicas e da Saúde, Londrina, v. 38, n. 2, p. 129-136, jul./dez. 2017. BRASIL. Portaria nº 2914 de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde. Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 14 dez. 2011. COSTA, D. D.; KEMPKA. A. P.; SKORONSKI, E. A contaminação de mananciais de abastecimento pelo nitrato: o panorama do problema no Brasil, suas consequências e as soluções potenciais. REDE – Revista Eletrônica do PRODEMA Fortaleza, Brasil, v. 10, n. 2, p. 49-61, jul./de. 2016. ISSN: 1982-5528. IRITANI, M. A.; VIOTTI, M.; ODA, G. H.; FERREIRA, L. M. R. Nitrato nas águas subterrâneas do sistema Aquífero Bauru, área urbana do município de Marília (SP). Revista do Instituto Geológico, São Paulo, 31 (1/2), 1-21, 2010. RIBEIRO, M. L.; LOURENCETTI, C.; TEIXEIRA, D. Cenários de contaminação da água subterrânea por atividades agrícolas. Revista Brasileira Multidisciplinar. v. 9, n. 2. São Paulo, 2005. RIBEIRO, M. L.; LOURENCETTI, C.; PEREIRA, S. Y.; MARCHI, M. R. R.Contaminação de águas subterrâneas por pesticidas: avaliação preliminar. Química Nova. vol. 30 no. 3 São Paulo Maio/Junho 2007. SILVA, L. C. M; BROTTO, M. E. Nitrato em água: ocorrência e consequências. 2014. VARNIER, C.; HIRATA, R. Contaminação da água subterrânea por nitrato no Parque Ecológico do Tietê - São Paulo, Brasil. Rev. Águas Subterrâneas no 16/ Maio 2002.