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os conteúdos presentes nesta apostila contribuam para o entendimento sobre o meio ambiente e que sejam reflexivos para a formação do profissional de engenharia, para que esteja preparado para planejar, administrar e conduzir práticas de sustentabilidade para o equilíbrio entre tecnologia e meio ambiente para a construção de uma nova sociedade.
Tipologia: Notas de estudo
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APRESENTAÇÃO
É com satisfação que a Unisa Digital oferece a você, aluno(a), esta apostila de Ciências do Ambiente, parte integrante de um conjunto de materiais de pesquisa voltado ao aprendizado dinâmico e autôno- mo que a educação a distância exige. O principal objetivo desta apostila é propiciar aos(às) alunos(as) uma apresentação do conteúdo básico da disciplina.
A Unisa Digital oferece outras formas de solidificar seu aprendizado, por meio de recursos multidis- ciplinares, como chats, fóruns, aulas web, material de apoio e e-mail.
Para enriquecer o seu aprendizado, você ainda pode contar com a Biblioteca Virtual: www.unisa.br, a Biblioteca Central da Unisa, juntamente às bibliotecas setoriais, que fornecem acervo digital e impresso, bem como acesso a redes de informação e documentação.
Nesse contexto, os recursos disponíveis e necessários para apoiá-lo(a) no seu estudo são o suple- mento que a Unisa Digital oferece, tornando seu aprendizado eficiente e prazeroso, concorrendo para uma formação completa, na qual o conteúdo aprendido influencia sua vida profissional e pessoal.
A Unisa Digital é assim para você: Universidade a qualquer hora e em qualquer lugar!
Unisa Digital
INTRODUÇÃO
Prezado(a) aluno(a) do Curso de Engenharia modalidade a distância, esta apostila tem como obje- tivo apresentar noções básicas sobre meio ambiente. Em que pesem os fundamentos para que o meio ambiente seja visto como um conjunto de ciências que se integram e constituem um novo universo aca- dêmico, a temática diversificada e atual tem relação direta com todas as transformações que o meio am- biente vem sofrendo, seja de forma natural ou antrópica , as quais precisam ser entendidas para que, por meio do conhecimento, seja promovido o avanço tecnológico em conjunto com a aplicação da proteção ambiental. A pesquisa e o desenvolvimento do con- teúdo da disciplina e sua aplicação prática no dia a dia estão presentes na formação profissional dos cursos de engenharia e fazem parte das crenças existentes no âmbito da Unisa.
Espera-se que os conteúdos presentes nesta apostila contribuam para o entendimento sobre o meio ambiente e que sejam reflexivos para a formação do profissional de engenharia, para que esteja preparado para planejar, administrar e conduzir práticas de sustentabilidade para o equilíbrio entre tec- nologia e meio ambiente para a construção de uma nova sociedade.
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
DicionárioDicionário Antrópica: pertencente ou relativo ao homem ou ao período de existência do homem na Terra. Fonte: Michaelis (2012).
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
instrução: com a transmissão de infor- mação, relacionando várias invenções e evitando a repetição da solução de pro- blemas; avanço tecnológico: em princípio, as inovações seriam para adaptação do meio. Com o passar do tempo, a inova- ção tecnológica se tornou rápida, com aparecimento no mercado de produtos cada vez mais modernos, gerando um consumo indiscriminado de novos pro- dutos apenas porque eles se tornaram obsoletos em curto espaço de tempo.
Como exemplo, podem-se citar os celulares, pois foram criados para desenvolver a facilidade na comunicação, melhorando a mobilidade, sem uso de fio, sem alimentação contínua de energia elétrica (bateria acumula energia) etc. No entan- to, diariamente, no mundo, são lançados novos modelos, que são consumidos rapidamente pelo mercado. Até hoje, a análise das consequências em médio e longo prazo das inovações tecnológicas ainda não é satisfatória. Por exemplo, com rela- ção aos celulares, as baterias fora de uso e equi- pamentos obsoletos que se tornam resíduos nem sempre têm disposição adequada no meio. No novo contexto, além disso, a Engenharia tem como atribuição a transformação dos resí- duos gerados pela sociedade em novos recursos, que também devem melhorar a qualidade de vida, além da qualidade ambiental para preserva- ção dos recursos naturais (Figura 2).
Dicionário Dicionário Obsoleto: caído em desuso; antiquado, arcaico. Fonte: Michaelis (2012).
Figura 2 – O papel da engenharia no meio ambiente.
Ciências do Ambiente
A composição da Biosfera é variável devi- do a alterações ocorridas tanto na atmosfera do planeta quanto na estrutura do solo, composição das águas, desde a formação da Terra, conferindo a cada região do planeta características específi- cas.
A Biosfera, segundo Branco e Rocha (1987) se divide em: litosfera, hidrosfera e atmosfera. Em linhas gerais, apresentam as seguintes caracterís- ticas:
a Litosfera , inclui a camada superficial da Terra, constituída de rochas e solo, está acima do nível da água e é envolvi- da pela atmosfera. Permite a respiração aérea dos animais. Os seres que vivem na superfície tem esqueleto rígido e podem ter postura ereta. Também existem seres que vivem na camada subsuperficial (ex.: animais, microrganismos etc.); a Hidrosfera é constituída pelo am- biente líquido do planeta (como rios, lagos e oceanos), representando 7/ da superfície da Terra. Possui vida aquá- tica, sendo que os seres que a habitam (como animais, vegetais e microrganis- mos) retiram o O 2 , que está dissolvido na água, para viver. Como característi- ca, eles têm o esqueleto menos rígido, que é sustentado pelo meio líquido, e órgãos adaptados para a natação; a Atmosfera é a camada gasosa que cir- cunda toda a Terra, envolvendo a litos- fera e a hidrosfera. Possui componentes indispensáveis à vida, como o O 2 , que possibilita a respiração dos seres aeró- bios. Em relação aos seres vivos, alguns têm adaptação para locomoção por meio de asas. Também é responsável
pela dispersão de grãos de pólen, se- mentes e microrganismos; a Biosfera , que é o ambiente biológi- co em que vivem todos os seres vivos, possui as seguintes unidades: biociclos, biocora e bioma (PORTAL SÃO FRAN- CISCO, 2010a).
Segundo Branco e Rocha (1987), a biosfera fornece aos seres vivos as seguintes condições de sobrevivência:
elementos indispensáveis: água (composição das células e solvente de substâncias), energia (como luz – sínte- se de compostos – e calor – atividade química e metabólica), fontes de carbo- no (alimento) etc.; ausência de fatores nocivos: tempera- turas extremas (regiões com tempera- turas que permitem a vida), substâncias tóxicas, radiação etc.
Ciências do Ambiente
põem o carbono existente nos organismos mor- tos para fixação no meio (solo).
Segundo Branco e Rocha (1987), as cadeias alimentares são a sequência de seres vivos que servem de alimento a outros, com transferência de matéria e energia de um organismo para ou- tro. A alimentação determina a existência, abun- dância, predominância ou o equilíbrio entre as espécies.
O desequilíbrio ecológico ocorre pela introdução ou retirada de elemento estranho à cadeia alimentar. Isso pode causar a proliferação incontrolável de algumas espécies da cadeia ou extinção de outras espécies. Um exemplo é a eu-
trofização, que é a multiplicação excessiva das al- gas devido ao excesso de alimento disponível em corpos d’água. O controle biológico evita o desequilíbrio pela preservação/conservação da cadeia alimen- tar, como pelo extermínio de pragas da lavoura pelo uso de insetos e não de inseticida. A pirâmide alimentar representa os níveis de consumo, que diminuem da base para o topo (Figura 3). As teias alimentares são o conjunto de vários ecossistemas , várias cadeias interligadas ocorrendo simultaneamente^1.
(^1) Disponível em: . Acesso em: fev. 2010.
Figura 3 – Pirâmide alimentar.
Fonte: http://www.educar.sc.usp.br/ciencias/ecologia/cadeia.html.
Reprodução
A reprodução dos seres garante a preserva- ção e continuidade da vida na Terra (BRANCO; RO- CHA, 1987). No entanto, as condições ambientais podem favorecer ou prejudicar a reprodução de uma espécie.
Como exemplo, as plantas necessitam de vento, água ou insetos para o transporte (pólen ou sementes), fecundação e disseminação. A eliminação de qualquer desses elementos (extinção, inseticidas, mudança no escoamento de rios etc.) altera os ecossistemas e as condições de reprodução da planta. Os elementos da cadeia alimentar estão apresentados no Quadro 1.
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
Quadro 1 – Elementos da cadeia alimentar. Elementos Características
Produtores
Consumidores primários
Consumidores secundários
Decompositores
Proteção
O meio deve ter estruturas que protegem os seres dos fenômenos da natureza (chuva, ven- to etc.) e da agressão de outros seres vivos, para evitar, por exemplo, que espécies sejam dizima- das ou extintas (BRANCO; ROCHA, 1987).
Dicionário Dicionário Dizimar: destruir grande número de.; diminuir o número de. Fonte: Michaelis (2012).
Exemplos:
camuflagem (aves, peixes): contra pre- dadores; ninhos (aves): protegem os ovos; espinhos (ouriços), carapaças (tartaru- gas) etc.
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
Quanto à umidade , o equilíbrio do ciclo da água é responsável pela sobrevivência de diver- sas espécies e sua alteração age como fator limi- tante em várias regiões. Os fatores limitantes são fatores ecológi- cos que, potencializados (máximo ou mínimo), interferem na sobrevivência dos seres vivos (ex- tinção). Ex.: nutrientes em falta no solo (como nitrogênio), inibindo o crescimento de espécies vegetais.
Fluxo de Energia nos Ecossistemas
Segundo Branco e Rocha (1987), a energia obtida através do consumo de alimentos não é totalmente utilizada, pois parte não é absorvida, sendo eliminada (fezes), e outra parte é perdida na forma de calor. Dessa forma, a energia é dis- sipada ao longo da cadeia alimentar. O fluxo de energia diminui a cada nível trófico, começando sempre com a luz solar incidindo sobre os autó- trofos (produtores) e diminuindo a cada nível ali- mentar dos heterótrofos (consumidores).
Os níveis tróficos sofrem um decréscimo energético de um nível para outro (da base para o topo da pirâmide). Na passagem de um nível para o seguinte, diminui o número de organismos e aumenta seu tamanho (biomassa) (PORTAL SÃO FRANCISCO, 2010b).
Associações Biológicas
As associações biológicas são criadas de- vido à dependência que os seres vivos têm de ou- tros seres vivos para sua sobrevivência no meio e dependem da necessidade de cada espécie (ter- ritório, abrigo, alimento etc.) (BRANCO; ROCHA, 1987). As relações podem ser harmônicas ou de- sarmônicas. Harmônicas são aquelas em que um ou ambos os organismos da mesma espécie ou diferentes são beneficiados. Já nas desarmônicas, uma espécie é sempre prejudicada pela ação de outra. Exemplos são apresentados no Quadro 2.
Atenção Atenção
O fluxo de energia em um determinado ecossis- tema é de “sentido único” ou unidirecional.
Quadro 2 – Associações biológicas. Associações Tipos Características
Harmônicas
Epifitismo (ou inquilinismo)
Organismos que dependem de outros como suporte ou substrato físico. Ex.: trepadeiras, orquídeas etc. Simbiose (ou mutualismo)
Associação entre organismos em que ambos se beneficiam. Ex.: líquen (algas + fungos).
Colonialismo Indivíduos ligados entre si em colônias, com divisão ou não detrabalho. Ex.: recifes de corais.
Desarmônicas
Parasitismo Apenas o organismo hospedeiro se beneficia. Ex.: vermes (lombriga).
Competição
Indivíduos da mesma espécie ou diferentes disputam os mesmos recursos. Ex.: alimento (insetos e homem); espaço (cães, lobos etc.); luminosidade (plantas de floresta).
Predatismo
Um indivíduo mata outro de espécie diferente para alimentar-se. Ex.: aves de rapina, onças, homem, animais que se alimentam de plantas (ex.: boi, gafanhoto). Fonte: Adaptado de Portal São Francisco (2010b).
Ciências do Ambiente
Prezado(a) aluno(a), no primeiro capítulo, abordamos as transformações ocorridas na nossa socie- dade, envolvendo tecnologia e engenharia e suas consequências. Além disso, você:
conheceu os fundamentos da Ecologia, em que foi possível compreender e inter-relacionar os seguintes conceitos em Ecologia: biosfera; população biológica; comunidade biológica; e ecossistema; identificou os níveis tróficos de um ecossistema – produtores, consumidores e decompositores
Agora chegou o momento de fazer as atividades propostas para aplicar os conhecimentos que você aprendeu. As respostas comentadas são encontradas no final desta apostila. Bom trabalho!
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
crorganismos) e ocorrem com a participação do meio biótico. O tempo de residência de um elemento no meio, segundo Rocha, Rosa e Cardoso (2004), é representado pela relação entre a quantidade
existente no depósito do elemento no meio e a somatória das suas saídas, considerando que o depósito esteja em equilíbrio (somatória das en- tradas = somatória das saídas), e é dado por:
Onde: TR = tempo de residência do elemento no meio (anos); Depósitos = quantidade do elemento exis- tente no meio (kg); Somatória das saídas = fluxo do elemento que sai do meio (kg/ano).
Os principais ciclos biogeoquímicos que ocorrem na natureza são:
a. Ciclo da água A água é uma substância que aparece nos três estados: líquido, sólido e gasoso, ao mesmo tempo, na superfície da Terra. Em linhas gerais, o ciclo da água se inicia pelo aquecimento da superfície das águas (ex.: rios e oceanos) pela luz do sol, ocorrendo a eva- poração. As plantas e os animais também con- tribuem para a evaporação da água através da transpiração e da sudação, respectivamente. O vapor d’água se condensa e forma as nuvens. As gotículas formadas se tornam pesadas e caem no ambiente na forma de precipitação (chuva, neve e granizo). Parte da água infiltra no solo e parte retorna aos cursos de água.
b. Ciclo do oxigênio (O 2 ) De uma forma geral, o oxigênio é gerado pela fotossíntese, em que as plantas terrestres utilizam o gás carbônico CO 2 em presença de luz para síntese. Nos oceanos, a produção de oxi- gênio é realizada pelas algas verdes e pelo fito- plâncton , que é o maior produtor de oxigênio do planeta.
DicionárioDicionário Fitoplâncton (de phyto, planta; plankton, flutuan- te): formado por organismos fotossintetizantes, em geral microscópicos, de vida livre, que flutuam no corpo de águas marinhas ou doces, sendo res- ponsável pela produção energética primária em ambiente. Fonte: Odum (2007).
Ciências do Ambiente
Há consumo de oxigênio pelos seres ter- restres e aquáticos e também pelos vegetais na ausência de luz, pois estes realizam a respiração. O oxigênio também é capaz de oxidar os metais, pelo processo da corrosão.
Atividades humanas, como as indústrias e as queimas em geral (como as queimadas), também consomem oxigênio no processo de combustão.
Em relação ao oxigênio atmosférico, este entra nos processos de oxidação de vários ele- mentos emitidos pelas atividades humanas (como o do enxofre (S) contido nos combustíveis, gerando SO 2 ).
Na estratosfera, participa da formação do ozônio, que forma a camada que serve de prote- ção (filtro) ao excesso de radiação (principalmen- te raios ultravioleta) que chega ao nosso planeta.
c. Ciclo do carbono Em linhas gerais, no ciclo do carbono, as plantas absorvem o gás carbônico da atmosfera e, em presença de luz, realizam fotossíntese. Os seres humanos e animais consomem vegetais na sua alimentação e respiram eliminando gás car- bônico para a atmosfera.
Na Pré-História, os seres terrestres (como os dinossauros) também respiravam gerando CO 2 e se alimentavam de vegetais e outros animais. Com as transformações ocorridas na formação do planeta, esses animais e vegetais pré-históricos mortos passaram por um processo de fossiliza- ção, transformando-se nos combustíveis fósseis (como petróleo), que são compostos basicamen- te de hidrocarbonetos (compostos de carbono e de hidrogênio).
Nos processos industriais (como aqueci- mento em caldeiras) e veículos, o processo de combustão gera CO 2 , que é emitido para a atmos- fera. Seu acúmulo, atualmente, o tornou, junto ao metano (CH 4 ), um dos principais componentes dos Gases do Efeito Estufa (GEEs).
O CO 2 da atmosfera também contribui para a formação das chuvas ácidas (ácido carbônico).
d. Ciclo do enxofre^2 O enxofre é um elemento encontrado nas rochas sedimentares, vulcânicas, no carvão, no gás natural, no petróleo etc. e também é utilizado em fertilizantes. Em relação ao ciclo do enxofre, de uma for- ma geral, quando animais e plantas morrem, se decompõem e se transformam em sulfatos. Esses sulfatos são absorvidos pelas raízes das plantas junto à água (chuva, irrigação etc.). Os fertilizan- tes também contribuem com o enxofre disponí- vel nos solos para ser absorvido pelas plantas. Quando os animais se alimentam de vege- tais e/ou de outros animais, o enxofre entra na cadeia alimentar. O enxofre (S) contido nos combustíveis, por meio do processo de combustão, sofre uma oxi- dação a SO 2 , o qual, na atmosfera, sofre oxidação, gerando o SO 3 , que, na presença de umidade, gera o H 2 SO 4 , que se combina com as gotas de chuva e forma a chuva ácida, retornando ao solo. Outra parte se oxida até a forma de sulfato (aerossóis), se depositando no meio na forma de partículas. No solo, várias bactérias aeróbias e anaeró- bias participam das reações do enxofre, as quais também participam de processo de corrosão de vários materiais, como tubulações de esgoto. O Quadro 3 apresenta as transformações do enxofre no ciclo biogeoquímico.
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Chuva ácida Chuva enriquecida com substâncias ácidas, como áci- do sulfúrico e ácido nítrico, sendo tais substâncias pro- duzidas pela combinação da água atmosférica com os óxidos liberados após a queima de hidrocarbone- tos ou liberados por instalações industriais. Ao cair na superfície, altera a composição química do solo e das águas, atinge as cadeias alimentares, destrói florestas e lavouras e ataca estruturas metálicas, monumentos e edificações. Fonte: www.educar.sc.usp.br.
(^2) Ciclos (2010).
Ciências do Ambiente
O fósforo não realiza etapa do ciclo na at- mosfera.
Segundo Branco e Rocha (1987), os proces- sos acíclicos se caracterizam pela alteração, blo- queio ou intensificação de alguma etapa do ciclo, em que não há o seu fechamento, ocasionando os desequilíbrios ambientais, uma vez que a pro- porção adequada dos elementos em cada meio não é adequada.
Segundo a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB, 1998), um dos ciclos que apresentam alteração crescente é o ci- clo do carbono, pois o aumento do consumo de
Dicionário Dicionário Percolar: passagem lenta de um líquido através de um meio filtrante. Fonte: Michaelis (2012).
combustíveis fósseis, o desflorestamento e as queimadas aumentam a quantidade de CO 2 na atmosfera, desequilibrando a quantidade ade- quada de carbono em cada compartimento, sen- do um dos exemplos o efeito estufa pelo excesso de GEEs na atmosfera, como o gás carbônico.
DicionárioDicionário Desflorestamento: que perdeu florestas. Fonte: Michaelis (2012).
Saiba maisSaiba mais
Efeito Estufa Capacidade que a atmosfera da Terra apresenta de reter parte da radiação térmica emitida pela superfície do planeta. A luz solar atravessa a atmosfera e, após ser interceptada e parcialmente absorvida pelas superfícies sólidas e massas d’água, é reemitida como radiação térmica (calor), que encontra dificuldade para sair da atmosfera. A atmosfera é transparente à luz, mas translúcida ao calor. O Efeito Estufa garante temperaturas mais altas na superfície da Terra e minimiza as variações diárias e estacionais de temperatura. Sem esse fenômeno a temperatura do planeta seria bem mais baixa. Entre os gases responsáveis pelo Efeito Estufa, estão o CO2, o CH4 e o vapor d’água. Embora seja um fenômeno natural, a ação do Homem pode intensi- ficá-lo, promovendo um aumento significativo da temperatura na superfície do planeta. Isso pode levar à reorganização climática, com derretimento de geleiras, elevação do nível dos mares, inundação de áreas etc., com prejuízos a boa parte da população humana. A interferência do Homem nesse fenômeno se dá, principalmente, pela queima de combustíveis fósseis e de florestas (biomassa), com o lançamento na atmosfera de grandes quantidades de CO2 (IBGE, 2004).
Como um ciclo interfere no outro, a altera- ção na temperatura do planeta pelos GEEs leva a uma evaporação da água mais intensa, maior período de degelo, violentas intempéries, chuvas torrenciais frequentes etc., gerando a alteração do ciclo da água.
A alteração dos ciclos também tem como efeito as mudanças climáticas, caracterizadas por verões chuvosos e invernos secos, além de altera- ções cada vez mais intensas no clima do mundo inteiro (ex.: ondas de calor na Europa).
Também tem ocorrido a alteração do ciclo do enxofre, segundo Branco e Rocha (1987), com os processos de combustão em geral, pelo consu- mo de carvão, derivados de petróleo e gás, com- bustíveis que contêm enxofre na sua composição, principalmente ocorrendo aumento do SO 2 na at- mosfera, muitas vezes sem retorno ao meio, seja por via úmida (chuvas) ou por via seca (deposição de sulfatos forma de partículas).
Ligia Cristina Gonçalves de Siqueira
Caro(a) aluno(a), terminamos o capítulo 2, no qual estudamos os principais ciclos biogeoquímicos e os efeitos da sociedade humana neles. ‘Bio’ refere-se aos organismos vivos e ‘geo’, às rochas, ar e água da Terra. A biogeoquímica pode ser definida como o estudo da troca de materiais entre os componentes vivos e não vivos da biosfera, onde esses elementos químicos tendem a circular no ambiente em vias características, do ambiente aos organismos e destes, novamente, ao ambiente. Você conheceu o comportamento cíclico dos elementos químicos que constituem as substâncias orgânicas, compreendendo a importância desses ciclos para a vida, como também a ação de agentes ou fenômenos que podem causar alterações nesses processos. Agora, aplique os conhecimentos que você aprendeu nas questões propostas a seguir. Lembramos você que os comentários dessas atividades encontram-se no final desta apostila.
a. Chuva ácida. b. Efeito estufa.