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FORMAS DE CARBONO ORGÂNICO
Fonte: Esteves, 1998.
Carbono orgânico
total
Carbono orgânico
detrital
Carbono orgânico
dissolvido (COD)
Carbono orgânico
particulado detrital
(COP-detrital)
Carbono orgânico
particulado da biota
(COP-biota)

- Dadas as grandes dificuldades metodológicas para separar o
carbono orgânico detrital do COP-biota, muitos autores determinam
os dois conjuntamente, e os denominam carbono orgânico
particulado total.
- No entanto, neste caso, o COP-biota corresponde a uma pequena
fração do COP-particulado total.
- A separação do carbono orgânico detrital em COD e COP-detrítal
pode ser feita por meio de decantação, filtração e centrifugação de
amostras de água.
- O método mais utilizado em Limnologia para se obter as duas
frações separadamente é a filtração da amostra de água através de
filtros livres de matéria orgânica, com porosidade aproximada de
0,45 um.

CARBONO ORGÂNICO PARTICULADO DETRITAL (COP-DETRITAL)
- O COP-detrital - seston orgânico, material orgânico em suspensão,
detrito orgânico particulado, detrito particulado ou biodetrito.
CARBONO ORGÂNICO DISSOLVIDO (COD)
- O COD origina-se principalmente da decomposição de plantas e
animais e a partir de produtos de excreção destes organismos.
- Os principais componentes do COD são: proteínas, carboidratos,
lipídios e compostos húmicos. Estes últimos são ainda pouco
conhecidos cientificamente e se caracterizam pela complexidade e
heterogeneidade de sua estrutura e composição química.

IMPORTÂNCIA DO COD NO ECOSSISTEMA AQUÁTICO
O COD influencia a dinâmica dos ecossistemas aquáticos de várias
maneiras, sendo que as principais são:
a) Desempenhando importante papel como fonte de energia para
bactérias e algas cianofíceas, sendo, portanto, importante na cadeia
alimentar.
b) Atuando como agente de interferência na fotossíntese dos
organismos aquáticos. Esta interferência ocorre principalmente através
das alterações qualitativas e quantitativas da radiação na coluna
d’água.

c) Atuando como importante agente complexador de metais,
notadamente metais pesados (Cd, Zn, Cu, Ni, Pb, Co, Mm, Mg, Cr).
Uma vez complexados ao COD, os metais são arrastados para o
sedimento. Este fato possibilita a utilização da água de rios poluídos
com metais pesados para abastecimento à população .
d) Exercendo papel fundamental no crescimento de certas algas e
bactérias, dado que uma importante fração do COD é constituída por
vitaminas.
e) Certos compostos orgânicos, principalmente aqueles excretados por
algas cianoficeas, podem, em concentrações elevadas, tomar-se
tóxicos ou causar outros problemas estéticos como, por exemplo, mau
cheiro, além de conferir à água sabor desagradável.

PRINCIPAIS FORMAS DE COD
O COD pode, de uma maneira geral, ser classificado em dois grupos de
substâncias húmicas e não-húmicas.
Substâncias Húmicas
As substâncias húmicas constituem a maior fração do COD em lagos.
Estes compostos têm sua origem límnética a partir das comunidades
planctônicas (especialmente fitoplâncton) e na região litorânea a partir
das comunidades de macrófitas aquáticas. Para as duas regiões, o
material orgânico de origem alóctone se constitui numa importante
fonte de substâncias húmicas. No que se refere a estas substâncias, a
contribuição alóctone é, na maioria dos lagos, mais significativa do que
a autóctone. Somente nos ecossistemas aquáticos com grandes áreas
cobertas por densas comunidades de macrófitas aquáticas, a
contribuição autóctone pode assumir importante papel na formação
de substâncias húmicas.

Segundo STUMM & MORGAN (1981), os compostos húmicos podem
ser classificados em três grupos segundo sua solubilidade em meio
alcalino ou ácido.
Estes três grupos são:
1°) ácidos húmicos, que são solúveis em solução alcalina mas que se
precipitam em meio ácido;
2°) ácidos fúlvicos, que constituem a fração das substâncias húmicas
solúveis em meio ácido;
3°) humina, que constitui a fração que não pode ser extraída nem por
meio básico nem ácido.
Dada a sua alta solubilidade em água, os ácidos fúlvicos constituem a
maior fração entre as substâncias húmícas dissolvidas e são
conseqüentemente o principal responsável pela cor amarelada dos
lagos ricos em substâncias húmicas.

Substâncias Não Húmicas
a) Compostos Nitrogenados
Na coluna d’água podem ocorrer pelo menos três tipos de compostos
orgânicos nitrogenados: aminoácidos livres, peptídeos e proteínas.
b) Carboidratos Solúveis
Os carboidratos solúveis na coluna d’água ao contrário do que se
pensava, não compõem a maior fração do COD. A alta taxa de
reciclagem destes compostos deve ser uma das principais causas para
a sua baixa concentração instantânea.

c) Lipídios Totais
Estes compostos têm em comum a propriedade de serem solúveis em
solventes orgânicos como éter, clorofórmio e metanol. Por esse
motivo, muitos autores os denominam de “extrato de éter”.
d) Vitaminas e Enzimas
Dentre as várias vitaminas que têm sido encontradas em ambientes
aquáticos destacam-se:
Vitamina B1, (tiamina), B2 (cobalamina) e H ( biotina). A concentração
de vitaminas em lagos é muito baixa, estando frequentemente a nível
de nanogramas (I ng = 10-9 g = 10-6 mg = 10-3 ug).

- O CO2, presente no meio aquático, pode ter várias origens, sendo
que as principais são: atmosfera, chuva, águas subterrâneas,
decomposição e respiração de organismos.
- O CO2, na água, geralmente está combinado com outros compostos.
A própria molécula da água é um dos compostos que mais facilmente
reage com o CO2. Este fenômeno ocorre logo que o CO2 se difunde no
meio aquoso. Assim, parte se combina com a água, formando o ácido
carbônico:
CO2 + H2O = H2CO3
- Desta forma, pode-se explicar o pH levemente ácido da água da
chuva (em regiões não poluídas).

Carbono inorgânico ocorre em três formas principais:
(i) carbono inorgânico “livre” (CO2, H2CO3);
(ii) íons bicarbonato (HCO3
-);
(iii) íons carbonato (CO3
2-).
O conteúdo do dióxido de carbono total, ou carbono
inorgânico total (CO2), é a soma das concentrações (c) de
todas as espécies acima:
CO2 = cCO2 + cH2CO3 + cHCO3
- + cCO3
2-
Fonte: MILLERO 1996.

Na maioria das águas naturais o pH da água é influenciado
pela concentração de íons H+ originados da dissociação do ácido
carbônico (H2CO3 2H++ CO3
2-), que gera valores baixos de pH e das
reações de íons carbonato e bicarbonato com a molécula de água
(CO3
2- + H2O  HCO3
- + OH-; HCO3
- + H2O  H2CO3 + OH-), que
elevam os valores de pH para a faixa alcalina.
Solução tampão (Buffer): é aquela que apresenta uma determinada
resistência à variação do pH, em relação à diluição ou adição de quantidades
relativamente pequena de ácidos ou bases fortes.

Componentes e funcionamento do sistema tampão (“Buffer”) da água
Processos biológicos como a respiração e a fotossíntese injetam e removem,
diariamente, grandes quantidades de oxigênio e gás carbônico nos sistemas. Devido à reação
ácida do gás carbônico na água, esta pode apresentar flutuações diárias nos valores de pH. A
função maior do sistema tampão é minimizar as flutuações diárias no pH, garantindo uma
maior estabilidade química da água.
O funcionamento do sistema tampão bicarbonato-carbonato.
A fotossíntese e a respiração do plâncton podem causar profundas alterações
químicas na água. A função maior do sistema tampão bicarbonato- carbonato é atenuar estas
alterações.
Fonte: Kubtiza, 1998.

Fotossíntese - A remoção massiva de CO2 do sistema durante períodos de intensa atividade
fotossintética tende a deslocar o equilíbrio CO2 - HCO3 - - CO3 =, resultando em aumento na
dissociação do íon HCO3 - para gerar mais CO2 e CO3 =, como ilustrado:
Para manter o equilíbrio com o bicarbonato, os íons CO3 = se dissociam, gerando um íon CO3
- e uma hidroxila (OH-). Como são necessários a dissociação de 2 íons HCO3 - para formar
mais CO2 e CO3 = e a dissociação do CO3 = gera apenas um íon HCO3 -, o bicarbonato é,
pouco a pouco, exaurido do sistema.

Íons CO3 = e OH- se acumulam no sistema, resultando numa progressiva elevação no pH da
água. O CO2 livre deixa de ser detectado no sistema quando o pH atinge o valor de 8,3. A
extinção de íons HCO3 - livres ocorre à pH 10,3.
A presença de íons Ca2+ e Mg2+ livres na água (componentes maiores da dureza total) é de
fundamental importância ao funcionamento do sistema tampão. Estes íons ajudam na
imobilização dos íons CO3 =, formando compostos menos solúveis, como os precipitados de
CaCO3 e MgCO3. Deste modo, menos íons CO3 = estarão livres na água para se dissociar em
HCO3 - e OH- atenuando a elevação do pH da água, mesmo em períodos de intensa atividade
fotossintética.

Respiração - Quando a concentração de CO2 aumenta, o equilíbrio entre CO2 e HCO3 - é
mantido graças ao aumento na concentração de íons H+, ou seja, uma redução no pH do
sistema. Isto explica a relação inversa entre pH e concentração de CO2 na água. O aumento na
concentração de CO2 resulta em liberação de íons H+, causando uma redução no pH da água.
Em águas com um sistema tampão funcional, o aumento na concentração de íons H+ é
compensado pela solubilização do CaCO3 e MgCO3 precipitados, principais reservas de CO3 =
no sistema. Os íons CO3 = livres na água vão se dissociar, gerando HCO3 - e OH-.

Tanto o HCO3 - como a OH- irão neutralizar os íons H+ gerados pela constante entrada e
dissociação do CO2 no sistema. Desta forma o sistema tampão não apenas atenua a queda
no pH, mas também evita um aumento excessivo na concentração de CO2 na água durante
o período noturno.

pH
CO3
2- + H2O  HCO3
- + OH-
HCO3
- + H2O  H2CO3 + OH-
íons carbonato e bicarbonato – valores de pH para a faixa alcalina.
CO2 + H2O  H2CO3
ácido carbônico - valores baixos de pH.

pH abaixo de 6,4 predomina H2CO3;
Entre pH 6,4 e 10,3, íon HCO3
-;
A partir de pH 10,3 o íon dominante é o CO3
2-.

O pH DE ÁGUAS CONTINENTAIS
A grande maioria dos corpos d’água continentais tem pH variando
entre 6 e 8; no entanto, pode-se encontrar ambientes mais ácidos ou
mais alcalinos. Em ambos os casos, estes ecossistemas apresentam
comunidades vegetais e animais também características.
Ecossistemas aquáticos que apresentam mais frequentemente valores
baixos de pH têm elevadas concentrações de ácidos orgânicos
dissolvidos de origem alóctone e autóctone.
Não raramente, nestes ecossistemas são encontradas elevadas
concentrações de ácido sulfúrico, nítrico, oxálico, acético, além de
ácido carbônico, que são formados, principalmente, através da
atividade metabólica dos microorganismos aquáticos.

Na Amazônia, os corpos d’água foram intensamente estudados por
SIOLI (1975). De acordo com este pesquisador, os valores mais baixos
de pH são encontrados nos corpos d’água localizados na região de
sedimentos da Formação Barreiras, da terra firme, que apresentam
valores variando entre 4,0 e 5,5. Estes valores de pH fornecem indício
da ausência de substâncias tamponadoras (bicarbonato e carbonato)
em solução.

ALCALINIDADE DA ÁGUA
A alcalinidade representa a capacidade que um sistema aquoso tem de
neutralizar ácidos.
Esta capacidade depende de alguns compostos, principalmente
bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, sendo que este último ânion é
raro na maioria das águas naturais, ocorrendo geralmente em águas
cujo pH é superior a 10.
A alcalinidade reflete, em última instância, a capacidade que um
ecossistema aquático apresenta em neutralizar (tamponar) ácidos a
ele adicionados.

INFLUÊNCIA DO CARBONATO DE CÁLCIO SOBRE O CICLO DO
CARBONO ORGÂNICO E DO FÓSFORO
O ciclo do carbono orgânico na coluna d’água pode ser fortemente
influenciado pela concentração de CaCO3. Isto se deve ao fato de que
muitos compostos orgânicos são adsorvidos aos cristais de CaCO3 e
arrastados para o sedimento, onde são degradados por bactérias
bentônicas ou podem contribuir para a formação do sedimento
permanente do lago.
Também o ciclo do fósforo pode ser influenciado pela precipitação de
CaCO3. ROSS KNECHT (1980) calculou, com base em vários anos de
pesquisa, que pode ocorrer redução de 15 a 26% da concentração de
fosfato durante a primavera do lago Constance (Alemanha -Suíça),
devido à sua precipitação com CaCO3.

DUREZA DA AGUA
O teor de cálcio da água pode ser utilizado para caracterizá-la quanto
ao grau de “dureza”. Este termo é frequentemente usado em
tratamento de água. Ele reflete principalmente o teor de íons de cálcio
e magnésio que estão combinados a carbonato ou bicarbonato,
podendo estar também combinados com sulfatos e cloretos.
Fonte: Macedo, 2007.

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