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CONTAMINAÇÃODOSOLOEDAÁGUASUBTERRÂNEAPORNITRATOS
GEOQUÍMICA AMBIENTAL
DISCENTE: EZEQUIAS GUIMARÃES.
DOCENTE: BRUNO MORTATTI.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
NITROGÊNIO
• Aproximadamente, 98% do nitrogênio total da Terra está presente na
litosfera e os 2% restantes na atmosfera;
• O nitrogênio do solo vem de várias formas, algumas disponíveis para as
plantas: íon nitrato (NO3
-) e amônio (NH4
+). Eles são absorvidos pelas raízes e
utilizados na síntese de proteínas e outros compostos orgânicos;
• A quantidade de nitrogênio presente no solo é controlada pelas condições
climáticas e vegetação;
• O nitrato é o contaminante com maior frequência em aquíferos no mundo;
• A absorção na forma de nitrato é devida à alta mobilidade do referido íon na
água enquanto na forma de amônio é fixada pelo complexo coloidal do solo.
CICLO DO NITROGÊNIO NA NATUREZA
ROTA DO
NITROGÊNIO NO
SOLO
NITRIFICAÇÃO
NITRIFICAÇÃO: é a oxidação biológica do amônio com oxigênio para dar nitrito,
seguida pela oxidação em nitratos.
DESNITRIFICAÇÃO: é a reação inversa à nitrificação sob condições anaeróbicas.
Consiste na redução progressiva do nitrato em nitrogênio molecular por bactérias
intervenientes como Bacillus e Pseudomonas.
O íon amônio é produzido a partir da amonificação e participa dos processos de troca
catiônica. O produto NH4
+ de amônio da amonificação pode experimentar vários destinos
ou rotas:
1) ser absorvido pelas plantas
2) ser adsorvido por minerais argilosos ou matéria orgânica
3) ser fixado por minerais secundários não expansíveis
4) ser imobilizado por microorganismos
5) lixiviação através do solo
6) nitrificação
AMONIFICAÇÃO
NITROGÊNIO EM FERTILIZANTES
• Ocorre na forma de sais resultado da combinação de alguns elementos
químicos, como: O, Ca, Mg, Na, K, Cl, S, C.
• Formam nitratos: NaNO3, KNO3;
• N em solos agrícolas: varia entre 0,01 e 0,5%, apenas 1% pode ser absorvido
pelas plantas;
• O nitrato de sódio é um sal muito solúvel e tóxico, embora muito raro e
nunca exceda 0,05%. Eles foram citados em grandes quantidades em desertos
muito áridos do Chile, Peru, Índia, Arábia, etc.
A uréia com 46% de N, é a maior fonte de
nitrogênio do mundo devido à sua alta
concentração e seu preço normalmente
atraente por unidade de N.
O sulfato de amônio, com 21% de N (na forma
de amônia), não é tão concentrado quanto a
uréia.
O nitrato de cálcio e amônio, com mais de
27% de N (partes iguais de N como amônia e
nitrato), é um fertilizante preferido para
culturas nas regiões semi-áridas dos
subtropicos.
Fertilizantes convencionais * Uréia revestida com enxofre (SCU)
Metileno uréia / uréia formaldeído * Inibidores da nitrificação
PRINCIPAIS TIPOS DE FERTILIZANTES
Tabela 1: Comparação entre as diferentes tecnologias de fertilizantes de liberação lenta e controlada.
INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO E UREASA
• São compostos que, quando adicionados a fertilizantes nitrogenados na forma de
amônia, retardam a transformação de íons de amônia (NH4
+) retidos pelo
complexo de adsorção de nitrito e subsequentemente em nitratos (NO3
-) através
da atividade bacteriana do solo;
• Isso evita a lixiviação de nitrato não absorvido imediatamente pela cultura.
Níveis anormalmente altos de nutrientes que alguns fertilizantes
químicos contêm podem saturar o solo e anular a eficácia de
outros nutrientes vitais.
Solos ácidos * Aumento de microrganismos
Poluição de águas subterrâneas * Excesso de crescimento
EFTEITOS AMBIENTAIS DOS FERTILIZANTES QUÍMICOS
ATIVIDADES ANTRÓPICAS GERADORAS DE CARGA CONTAMINANTE AO AQUÍFERO
Fonte: RIBEIRO et al. (2007).
VALORES MÁXIMOS PERMISSÍVEIS
• Segundo a Comissão Europeia, uma concentração de nitrato acima de 50
miligramas por litro pode ter consequências significativas para a saúde do
ser humano;
• A Agência de Proteção Ambiental (EPA), dos Estados Unidos, estabeleceu
o limite de nível máximo de contaminante (MCL) de 10 mg/L de nitrato
como nitrogênio;
• No Brasil, a Portaria no 2914, 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
- ;
• Os limites estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde para irrigação
de culturas deve ser menor que 5 mg/L;
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).
PRINCIPAIS PROCESSOS DE REMOÇÃO DE NITRATO
Fonte: COSTA et al. (2016).
EFEITOS SOBRE A SAÚDE
• Trabalhos publicados mostram que mulheres que beberam
água de abastecimento público com elevado nível de nitrato
(> 2,46 mg/L) apresentam três vezes mais probabilidade de
serem diagnosticadas com câncer de mama do que as menos
expostas (< 0,36 mg/L na água potável);
• Outros estudos falharam na tentativa de associar a exposição
a nitrato ao risco de câncer de bexiga e a efeitos reprodutivos
adversos.
ESTUDOS DE CASOS
• Em estudo sobre a concentração de nitrato nas águas subterrâneas do Sistema Aquífero
Bauru, área urbana do município de Marília (SP) os resultados obtidos indicaram 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);
• As maiores concentrações de nitrato (até 16,9 mg/L N-NO3) ocorrem nas áreas com ocupação
urbana mais antiga e em poços com profundidades até 150 m;
• Em estudo realizado sobre a qualidade da água subterrânea o município de Parintins, situado
na porção leste do Estado do Amazonas, fronteira com o Pará, as concentrações de nitrato
apresentaram-se acima dos limites estabelecidos para a maioria dos poços estudados, com
valores variando de 11 a 49 mg/L;
• Dados oficiais do governo alemão dão conta de que cerca de um terço dos pontos
de medição no país apontaram níveis de nitrato acima do limite de 50 miligramas
por litro;
• Na China e Espanha a contaminação ocorre principalmente por fontes difusas
devido às práticas agrícolas;
• Em países subdesenvolvidos a contaminação ocorre por fontes pontuais em
decorrência da disposição inadequada de resíduos e efluentes de atividades
industriais e domésticas;
• As maiores concentrações para ambos os parâmetros ocorrem na estação seca,
valores médios superiores ao período chuvoso em 52,77% para o nitrato e
158,86% para o nitrito.
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 aquíferos por nitratos

  • 1. CONTAMINAÇÃODOSOLOEDAÁGUASUBTERRÂNEAPORNITRATOS GEOQUÍMICA AMBIENTAL DISCENTE: EZEQUIAS GUIMARÃES. DOCENTE: BRUNO MORTATTI. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
  • 2. NITROGÊNIO • Aproximadamente, 98% do nitrogênio total da Terra está presente na litosfera e os 2% restantes na atmosfera; • O nitrogênio do solo vem de várias formas, algumas disponíveis para as plantas: íon nitrato (NO3 -) e amônio (NH4 +). Eles são absorvidos pelas raízes e utilizados na síntese de proteínas e outros compostos orgânicos; • A quantidade de nitrogênio presente no solo é controlada pelas condições climáticas e vegetação; • O nitrato é o contaminante com maior frequência em aquíferos no mundo; • A absorção na forma de nitrato é devida à alta mobilidade do referido íon na água enquanto na forma de amônio é fixada pelo complexo coloidal do solo.
  • 3. CICLO DO NITROGÊNIO NA NATUREZA
  • 5. NITRIFICAÇÃO NITRIFICAÇÃO: é a oxidação biológica do amônio com oxigênio para dar nitrito, seguida pela oxidação em nitratos. DESNITRIFICAÇÃO: é a reação inversa à nitrificação sob condições anaeróbicas. Consiste na redução progressiva do nitrato em nitrogênio molecular por bactérias intervenientes como Bacillus e Pseudomonas.
  • 6. O íon amônio é produzido a partir da amonificação e participa dos processos de troca catiônica. O produto NH4 + de amônio da amonificação pode experimentar vários destinos ou rotas: 1) ser absorvido pelas plantas 2) ser adsorvido por minerais argilosos ou matéria orgânica 3) ser fixado por minerais secundários não expansíveis 4) ser imobilizado por microorganismos 5) lixiviação através do solo 6) nitrificação AMONIFICAÇÃO
  • 7.
  • 8. NITROGÊNIO EM FERTILIZANTES • Ocorre na forma de sais resultado da combinação de alguns elementos químicos, como: O, Ca, Mg, Na, K, Cl, S, C. • Formam nitratos: NaNO3, KNO3; • N em solos agrícolas: varia entre 0,01 e 0,5%, apenas 1% pode ser absorvido pelas plantas; • O nitrato de sódio é um sal muito solúvel e tóxico, embora muito raro e nunca exceda 0,05%. Eles foram citados em grandes quantidades em desertos muito áridos do Chile, Peru, Índia, Arábia, etc.
  • 9. A uréia com 46% de N, é a maior fonte de nitrogênio do mundo devido à sua alta concentração e seu preço normalmente atraente por unidade de N. O sulfato de amônio, com 21% de N (na forma de amônia), não é tão concentrado quanto a uréia. O nitrato de cálcio e amônio, com mais de 27% de N (partes iguais de N como amônia e nitrato), é um fertilizante preferido para culturas nas regiões semi-áridas dos subtropicos.
  • 10. Fertilizantes convencionais * Uréia revestida com enxofre (SCU) Metileno uréia / uréia formaldeído * Inibidores da nitrificação PRINCIPAIS TIPOS DE FERTILIZANTES
  • 11. Tabela 1: Comparação entre as diferentes tecnologias de fertilizantes de liberação lenta e controlada.
  • 12. INIBIDORES DE NITRIFICAÇÃO E UREASA • São compostos que, quando adicionados a fertilizantes nitrogenados na forma de amônia, retardam a transformação de íons de amônia (NH4 +) retidos pelo complexo de adsorção de nitrito e subsequentemente em nitratos (NO3 -) através da atividade bacteriana do solo; • Isso evita a lixiviação de nitrato não absorvido imediatamente pela cultura.
  • 13. Níveis anormalmente altos de nutrientes que alguns fertilizantes químicos contêm podem saturar o solo e anular a eficácia de outros nutrientes vitais. Solos ácidos * Aumento de microrganismos Poluição de águas subterrâneas * Excesso de crescimento EFTEITOS AMBIENTAIS DOS FERTILIZANTES QUÍMICOS
  • 14. ATIVIDADES ANTRÓPICAS GERADORAS DE CARGA CONTAMINANTE AO AQUÍFERO Fonte: RIBEIRO et al. (2007).
  • 15. VALORES MÁXIMOS PERMISSÍVEIS • Segundo a Comissão Europeia, uma concentração de nitrato acima de 50 miligramas por litro pode ter consequências significativas para a saúde do ser humano; • A Agência de Proteção Ambiental (EPA), dos Estados Unidos, estabeleceu o limite de nível máximo de contaminante (MCL) de 10 mg/L de nitrato como nitrogênio; • No Brasil, a Portaria no 2914, 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 - ; • Os limites estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde para irrigação de culturas deve ser menor que 5 mg/L;
  • 16. 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).
  • 17. PRINCIPAIS PROCESSOS DE REMOÇÃO DE NITRATO Fonte: COSTA et al. (2016).
  • 18. EFEITOS SOBRE A SAÚDE • Trabalhos publicados mostram que mulheres que beberam água de abastecimento público com elevado nível de nitrato (> 2,46 mg/L) apresentam três vezes mais probabilidade de serem diagnosticadas com câncer de mama do que as menos expostas (< 0,36 mg/L na água potável); • Outros estudos falharam na tentativa de associar a exposição a nitrato ao risco de câncer de bexiga e a efeitos reprodutivos adversos.
  • 19. ESTUDOS DE CASOS • Em estudo sobre a concentração de nitrato nas águas subterrâneas do Sistema Aquífero Bauru, área urbana do município de Marília (SP) os resultados obtidos indicaram 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); • As maiores concentrações de nitrato (até 16,9 mg/L N-NO3) ocorrem nas áreas com ocupação urbana mais antiga e em poços com profundidades até 150 m; • Em estudo realizado sobre a qualidade da água subterrânea o município de Parintins, situado na porção leste do Estado do Amazonas, fronteira com o Pará, as concentrações de nitrato apresentaram-se acima dos limites estabelecidos para a maioria dos poços estudados, com valores variando de 11 a 49 mg/L;
  • 20. • Dados oficiais do governo alemão dão conta de que cerca de um terço dos pontos de medição no país apontaram níveis de nitrato acima do limite de 50 miligramas por litro; • Na China e Espanha a contaminação ocorre principalmente por fontes difusas devido às práticas agrícolas; • Em países subdesenvolvidos a contaminação ocorre por fontes pontuais em decorrência da disposição inadequada de resíduos e efluentes de atividades industriais e domésticas; • As maiores concentrações para ambos os parâmetros ocorrem na estação seca, valores médios superiores ao período chuvoso em 52,77% para o nitrato e 158,86% para o nitrito.
  • 21. 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.