Pedosfera
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Homem vive na interface entre a esfera slida mais externa da Terra Litosfera e as esferas fluidas, lquida e gasosa Hidrosfera e Atmosfera. A interao entre essas esferas d origem Pedosfera
gua Vento
Agentes da Dinmica ExternaMOTOR ENERGIA SOLAR
Gelo Mar Organismos
provocam modificaes na superfcie
gerando novos materiais (alteritas, solos, rochas)
transformando o modelado terrestre
A dinmica externa se caracteriza pelos processos
eroso, transporte e sedimentao
Modificando o modelado
Aplainamento da superfciegua agente mais importante da dinmica externa
gua agente mais importante da dinmica externa
INTEMPERISMO
LITOSFERArochas
Processos geolgicos de superfcieintempries
gua, temperatura, vento, etc.
PEDOGNESE
Ocorre transformao fsica, qumica e mineralgica que leva a formao de dois materiais distintos: alterita e solo
PEDOSFERA
A existncia da pedosfera reside no fato de que as condies existentes na superfcie so diferentes daquelas das formao das rochas: desequilbrio termodinmico; transformao para atingir o equilbrio. Equilbrio atingindo graas de gua intersticial que favorece as trocas de matria e energia.
INTEMPERISMO
INTEMPERISMOIntemperismo =conjunto de modificaes de ordem fsica (desagregao), qumica (decomposio) e biolgica (desagregao e decomposio) que as rochas sofrem na superfcie da Terra.
Os produtos do intemperismo so friveis e sujeitos s foras que atuam na superfcie da Terra podem se deslocar - eroso, transporte e sedimentao.
Tipos de IntemperismoOs processos intempricos atuam atravs de mecanismos que modificam as propriedades fsicas dos minerais e rochas (morfologia, resistncia, textura, etc.) e suas caractersticas qumicas (composio e estrutura cristalina)
Intemperismo Fsico
Intemperismo
Intemperismo Qumico Intemperismo Fsico-biolgico Intemperismo Qumico-biolgico
Intemperismo FsicoProcesso que causa desagregao das rochas, com separao dos gros minerais, anteriormente coesos Rochapassa
material frivel
expanso/contrao trmica congelamento de gua
cristalizao de sais juntas de alvio de cargaTeixeira et al. (2000)
Teixeira et al. (2000)
Intemperismo QumicoAmbiente superficial baixas P e ToC(comparado ao interior da Terra)
rico em H2O e O2
Rochas
ambientes diferentes
instveis
minerais se alteram
outros minerais
estveis
Principal agente do intemperismo qumico
gua da chuvaH2O ou H+ e OH-
Reao Clssica
Condies do meio
Mineral I + Soluo ataque
Mineral II + Soluo percolao
chuva, temp., pH, topog., fluxo
Mineral I - mineral primrio minerais formadores das rochasEm contato com as solues de ataque, possuem solubilidades diferentes
Olivina
PiroxniosAnfiblios
Biotita (mica preta)Feldspato potssico
Muscovita (mica branca)Quartzo
Soluo ataquegua da chuva Carter cido pela interao com CO2 atmosfrico Solo - carter ainda mais cidorespirao das plantas pelas razes oxidao da matria orgnica - cidos orgnicos + CO2
CO2 + H2O H2CO3 HCO3-
H+ + H2CO3 H+ + HCO3H+ + CO32-
Condies do meio Definidas por:
parmetros climticos: pluviometria e temperaturatermodinmicos: pH, Eh, concentrao
hdricos: topografia, fluxo de solues, etc.
pH importante papel na definio do tipo de mecanismo que ir atuar no intemperismo qumico
Mineral II mineral secundrio Diretamente formado na pedosfera neoformaoum fedspato) (neoformao de gibbsita a partir da dissoluo de
transformaoestrutura. Mica
(composio argilomineral)
qumica
modificada,
preserva
Soluo de percolao Difere da soluo de ataque. Contm os constituintes mais solveis. Deixam a pedosfera vo alimentar a hidrosfera. Podem influenciar a qualidade das guas subterrneas e superficiais
Reaes do intemperismoReaes solues pH entre 5 e 9
HidrataoDissoluo Hidrlise Oxidao
HIDRATAOMolculas de gua modifica estrutura CaSO4 + 2H2OAnidrita
estrutura mineral forma novo mineral CaSO4.2H2OGipso
aumento de volume = 26%
DISSOLUO solubilizao completa do mineral minerais de alta solubilidade (calcita, halita)
CaCO3NaCl rochas calcrias
Ca 2+ + CO32Na+ + Cl-
relevos crsticos(cavernas, dolinas)
Teixeira et al. (2000)
OXIDAO Minerais formados por elementos com mais de um estado de oxidao (Fe, Mn, etc.) liberado em soluo, o elemento se oxida perde um eltron (Fe2+ Fe3+)2FeSiO3 + 5H2O + 1/2O2 piroxnio 2FeOOH + 2H4SiO4 goethita
HIDRLISE Processo que afeta os silicatos gua ionizada = H+, OH-
H+ entra na estrutura dos silicatos desloca ctions K+, Na+, Ca2+, Mg2+ Si e Al (isolados, polmeros) so liberados
HIDRLISEDiferentes graus fluxo da gua
remoo das espcies dissolvidas Hidrlise total Fluxo de solues muito importante100% de slica e bases eliminadas Alumnio imvel KAlSi3O8 + 8H2Oortoclsio
Al(OH)3 + 3H4SiO4 + K+ + OHGibbsita
HIDRLISEHidrlise parcial - fluxo de solues menos importante100% de bases eliminadas 66% de slica eliminada Alumnio imvel2 KAlSi3O8 + 11 H2O ortoclsio Si2Al2O5(OH)3 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OHcaolinita
HIDRLISEHidrlise parcial - fluxo de solues muito menos importante87% de bases eliminadas 46% de slica eliminada Alumnio imvel2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O Si3,7Al0,3O10 Al2(OH)2 K0,3 + 3,2H4SiO4 + 2K+ + 2OH-
ortoclsio
esmectita
PEDOGNESEPedognese =(formao do solo) os produtos formados pelo intemperismo se reorganizam, sob a ao dos organismos, dando origem a um material organizado em horizontes (perfil de solo), com forte associao entre a matria mineral e orgnica.
A fauna e a flora, ao realizarem suas funes vitais, desempenham um papel fundamental na mobilizao de matria e na aerao do solo.
Fatores que controlam o intemperismo e a pedogneseCLIMA - variao sazonal de temperatura e precipitao ORGANISMOS contribuemremobilizam materiais nas reaes qumicas e
RELEVO - infiltrao e drenagem das guas pluviais MATERIAL DE ORIGEM - natureza influi na maior ou menorresistncia ao intemperismo
TEMPO - ao dos agentes sobre as rochas(HOMEM - hoje um verdadeiro agente geolgico)
CLIMA E ORGANISMOS fatores ativos durante determinado tempo e em certas condies de relevo, agem diretamente sobre o Material de Origem fator passivo
CLIMA Fator preponderante no intemperismo e pedognese Determina as reaes que vo ocorrer e a velocidade de alterao
Parmetros mais importantes: precipitao: transporta material solvel e em suspenso;estimula as reaes do intemperismo contribui na diferenciao dos horizontes
temperatura: + umidade, perfis de alterao espessos
ORGANISMOS acumulao de matria orgnica; intemperismo biogeoqumico; homogeneizao do perfil; ciclagem de nutrientes; estabilizao de agregados Microrganismos algas, bactrias fungos incio da decomposio derestos vegetais e animais ajudando na formao dos hmus horizontes mais superficiais - estrutura do soloIntensificadas pela atividade dos organismo no solos
Animais mistura de materiais dos diferentes horizontes; agregao;tambm contribuem para formao do hmus
Vegetais intemperismo;
penetrao das razes e excrees orgnicas acelerao do
ciclagem de nutrientes retiram em profundidade, folhas caem so decompostas, devolvem os nutrientes para os horizontes mais superficiais empobrecidos
Lepsch , 2002
RELEVODetermina a intensidade do fluxo das solues e conseqentemente a intensidade do intemperismo
Teixeira et al. (2000)
A - Boa infiltrao e boa drenagem favorecem o intemperismo qumico boa drenagem condies oxidantes; solos com cores avermelhadas B- Boa infiltrao e m drenagem desfavorecem o intemperismo qumico m drenagem favorece a solubilizao dos xidos de Fe e acmulo de MO; Horizonte superficial escuro, mais profundo cinza com manchas avermelhadas C - M infiltrao e m drenagem favorecem a eroso Perfis pouco desenvolvidos ou ausncia
Lepsch , 2002
MATERIAL DE ORIGEMAltamente solveis - se cristalizam em altas temperaturas (olivina) Pouco solveis - se cristalizam em baixas temperaturas (quartzo)
Minerais apresentam diferentes graus de solubilidade
Textura e estrutura
Facilitam ou dificultam a penetrao e circulao das solues (porosidade e permeabilidade)
Lepsch , 2002
TEMPODepende de outros fatores igualmente - suscetibilidade dos constituintes minerais e do clima
Lepsch , 2002
20 a 50m por milho de anos (50m em climas agressivos) climas frios - superfcies descobertas na ltima glaciao (10.000 anos) alguns milmetros de alterao clima tropical na ndia cinzas vulcnicas com 4.000 anos desenvolveram uma camada de solo argiloso de 1,8m de espessura
HOMEM
Homem agente de intemperismo:
Modifica o clima Acelera a eroso Modifica a qualidade das guas
RECURSOS DA PEDOSFERA
SOLOS
DEPSITOS MINERAIS
SOLOSTransportados - sedimentos - rochas
Saprolitos ou alteritasEvoluir in situ - solos
SOLO
corpo natural formado por minerais provenientes do intemperismo das rochas e por constituintes orgnicos, apresentando-se organizado internamente em camadas grosseiramente paralelas superfcie da Terra (horizontes do solo)
PROCESSOS gnese dos solos:Ad i o
das Per
e orgnicos
para outros horizontes
Transformao
principalmente pela gua mas tambm pelos organismos do solo.Adio
V
Translocaes: de materiais inorgnicos
Ambos, em geral, resultam em acumulao de materiais em um horizonte particular
Perdas
Melfi e Montes (2008)
Translocao
Transformaes: intemperismo de minerais e decomposio de M.O. constituintes do solo so modificados ou destrudos e outros sintetizados.
Adies: de materiais externos ao perfil M.O. de folhas; poeiras da
atmosfera;subterrnea.
sais
solveis
da
guadas PerTranslocao
Perdas: de materiais do perfil de solo por subterrnea; superficiais; lixiviao eroso para de a gua
Transformao
materiaisAdioPerdas
**os processos operando sob a influncia das condies ambientais, fornecem um entendimento sobre as relaes entre solos paisagem - ecossistemas
V
Melfi e Montes (2008)
Ad i o
PROCESSOS gnese dos solos:
Principais horizontes dos solos:O formado a partir de plantasmortas e resduos animais
A escurecido pela presenade M.O. parcialmente decomposta. Em geral textura grossa, perda de material fino por translocao para os horizontes inferiores e por eroso
E constitudo, em geral, porquartzo. Cor mais clara que o A e B. So comuns sob florestas.
Principais horizontes dos solos:
B
materiais podem acumular por iluviao horizontes sobrepostos.
se de
Em regies midas mxima acumulao de xidos e hidrxidos de Fe e Al e argilominerais, por iluviao ou formao in situ.
C abaixo da zona de maioratividade biolgica
Prado (1996)
Lepsch , 2002
Prado (1996)
A caracterizao dos horizontes em um perfil leva a identificao de solos individuais
CLASSIFICAO DOS DIFERENTES TIPOS DE SOLOS
Mapas de solos
A Cobertura Pedolgica formada por uma srie de solos diferenciados que formam um verdadeiro quebra cabea.
Cada solo considerado um corpo independente com uma nica morfologia refletida no perfil de solo
Solos do BrasilSolos tipicamente tropicais, recobrindo velhas superfcies de aplainamento. Quimicamente pobres, reflexo de sua composio mineralgica (minerais desprovidos de elementos solveis). Solos de baixa fertilidade, mas que possuem minerais capazes de reter os elementos qumicos necessrios ao metabolismo vegetal Sistemas frgeis e vulnerveis ao antrpica. Facilmente degradveis quando explorados com tcnicas no adequadasLepsch , 2002
RECURSOS DA PEDOSFERA DEPOSITOS MINERAISArgilas
Processos pedogenticos
Jazidas Suprgenas (laterticas)(Ni, Fe, Mn, Al, P,Cr)
ARGILASMineral essencial vida Depsitos de argila Complexo argilo-hmico(solo)
grande gama de utilizao
Cermica Indstria petrolfera
Fabricao de cimentoSemi-condutores Materiais de alta tecnologia
Jazidas suprgenas(jazidas laterticas) Gibbsita = Alconcentra
Tempo e intensa lixiviao: processo de intemperismo remove do solo os elementos mais solveis e acumula os menos solveis
Hematita = Fe Piroluzita = Mn
Itabirito
Ultrabsicas
Teixeira et al. (2000)
RISCOS associados PedosferaEROSO DO SOLO
CONTAMINAO DOS SOLOSMOVIMENTO DE MASSA
Erosoprocesso natural que serve para reciclar materiais atravs do sistema Terra pode provocar srios problemas ambientais para o homem
Eroso do soloDegradao do solo provocado pela eroso
Desertificao
Homem acelera o processo
18 a 100 vezes
vertentes inclinadas
Impacto ambiental da eroso do solo
sentida
campos cultivados rios e baias
Grau de declividade
Fatores mais importantesSolo nu exposto ao vento e gua
Reduz capacidade produtiva do solo
Eroso do soloAssoreamento de rios e mares
Solo desprovido de vegetao perda de 1m de solo por eroso laminar
Solo em encosta ngrime -
cortes no solo, com transporte de partculas em grande quantidade - booroca
Desertificao
Terra produtiva em solo no adequado para suportar plantas e animais. O solo torna-se seco e sem vegetao - deserto
Desertificao - seqncia de eventos: Estresse excessivo provocado por estaes secas Declnio de espcies nativas de plantas, resultando menor produo de matria orgnica Fertilidade reduzida, solo endurece Menos gua se infiltra no solo endurecido durante um evento de chuva, ressecamento do solo e endurecimento aumentam Durante as chuvas fortes, gua escoa pela superfcie provocando ravinamento (ampla eroso pode ocorrer)
reas desertificadas
Colheitas reduzidas at 90%
reas com riscos de desertificao- frica: 40% das terras no desrticas - sia: 39% - Amrica Latina: 19%
Desertificao no BrasilZoneamento sistemtico de reas mais predisposta desertificao no Brasil ~ 2 milhes km2 (1/2 nordeste)
Prticas conservacionistas para controle da eroso
Terraceamento Plantao em curvas de nveis Preservao de matas para barrar o vento
Preservao de matas ciliares Construo de pequenas barragens para diminuir velocidade do fluxo de gua e depositar sedimentos
Poluio e Contaminao dos Solos
Qualidade do solo foi alterada ou
Solo contaminado ou poludo
modificada pela disposio, direta
ou indireta de resduos ou produtosperigosos (txicos)
Importante problema ambiental provocado pelas atividades
antrpicas (industriais, servios urbanos, agrcolas, etc)
Efeitos prejudiciais provocados pela contaminao do solo
Contaminao das guas subterrneas atravs das solues que percolam o solo; Contaminao das guas superficiais atravs do escoamento; Contaminao do ar por combusto, evaporao, sublimao e suspenso de partculas pelo vento;
Envenenamento por contato direto;Envenenamento atravs da cadeia alimentar
Principais contaminantes do solo
1 ) Contaminantes metlicos:Metais pesados - Zn, Pb, Cu, Cr, Cd, Hg, Ni....... Ocorrem naturalmente nos solos (0,1 a 0,001 mg/kg) Muitos so micronutrientes para as plantas Quando em maiores quantidades so txicos Adicionados aos solos pelas atividades:industriais minerao resduos de tratamento de esgoto circulao de veculos pesticidas
Principais contaminantes do solo 2 ) Contaminantes provenientes de fertilizantes:Nitrognio Fsforo Adubos orgnicos
N:
acumulao de nitratos (NO3-) facilmente lixiviado do solo, contaminam as guas superficiais e subterrneas. Sua acumulao provoca eutrofizao e toxicidade
P: elemento essencial s plantas igualmente lixiviado para as guasprovoca eutrofizao. Em condies cidas ou alcalinas pode formar fosfatos menos solveis
Adubos Orgnicos: fertilizao lquida pode salinizar os solos
Principais contaminantes do solo
3) Contaminantes provenientes de pesticidas:Compostos orgnicos sintticos (organoclorados)
Altamente perigosos devido a alta persistncia nos solos, alta toxicicidade e bioacumulao
Principais contaminantes do solo 4) Contaminantes cidos:Resduos industriais ou orgnicos Chuva cida Fertilizantes amoniacais
Acidificao do solo pode provocar dissoluo de minerais insolveis e conseqente liberao de metais txicos
Afeta tambm o potencial de oxi-reduo do meio, provocando mudanas nos processos aerbios e anaerbios
Principais contaminantes do solo
5) Contaminantes que provocam salinizao:Zonas ridas:(Irrigao) altas taxas de evaporao e evapotranspirao guas mesmo pouco concentradas (< 500mg/L), acumulam sais
Efluentes de estao de tratamento de esgotos so, em geral, ricos em Na
Efeitos da salinizao do solo: qumicos, fsicos e biolgicos Alteram pH do solo Afetam os vegetais (presso osmtica), menor disponibilidade de gua para as plantas Toxicidade Disperso de argilas (substituio de Ca por Na no complexo absorvente)
Movimento de massapode ser lento e quase imperceptvelpode ser muito rpido e catastrfico
Tipo de material Movimento de massadepende
Inclinao do terreno gua
Vegetao
influncia da inclinao da vertente nos movimentos de massa
Rastejamento
Tipos de movimentos de massa
Escorregamento Avalanche
Fora da gravidade
Terrenos pouco inclinados
Rastejamento
Movimento lento, pouco perceptvel (inclinao de troncos de rvores, postes e cercas inclinadas, monumentos adernados, etc.) Lentos (0,3m/ano)
Lentos (0,3m/ano)
SOLIFLUXO
Rpidos (+ 100km/hora)
Fora da gravidade + gua subterrnea
Escorregamentos (deslizamentos)
Movimentos rpidos. Em solos argilosos a argila embebida de gua funciona como lubrificante Rpidos (+ 100km/hora)
SOLIFLUXO
Rpidos (+ 100km/hora)
Fora da gravidade + gua de superfcie ou neve
Avalanche
Movimentos muito rpidos, catastrficos provocados por gelo ou gua de degelo
SOLIFLUXO
Rpidos (+ 100km/hora)
Estabilidade dos materiais inconsolidados nas encostas
ATRITO
Rastejamento Escorregamento
Processos naturais que contribuem para a evoluo da paisagem
Aplainamento
Escorregamento na Serra do Mar Caraguatatuba(~1962)
Rastejamento Escorregamento
Processos que podem ser induzidos ou acelerados pelo homem
Desmatamento Aumento do declive de vertentes
Escorregamento em rea urbana de Campos de Jordo
Causas do movimento de massa
Aumento das foras de movimento que agem sobre uma vertente
Reduo das foras de resistncia
CAUSAS
MEDIDAS PREVENTIVAS
FATORES RELACIONADOS AO AUMENTO DAS FORAS DE MOVIMENTO Gradiente de inclinao (declives muito inclinados so mais favorveis ao movimento de massa) Reduo da inclinao (por exemplo construo de bancadas)
FATORES RELACIONADOS DIMINUIO DAS FORAS DE RESISTNCIA Suporte lateral removido por eroso ou por Reforar a base da vertente com paredes de atividade antrpica (corte de estrada, etc.) reteno ou cimentao Aumento do contedo de umidade Selar as fissuras superficiais para prevenir a infiltrao; instalar um sistema subsuperficial de drenagem; drenar a gua superficial com a abertura de valas ou canaletas Replantar nas vertentes logo aps o desmatamento; proteger a vertente com cobertura ou palhada enquanto a vegetao se restabelece Construo de colunas atravs do material; evitar construir sobre vertentes com rochas com orientao paralela inclinao
Retirada da vegetao
Natureza do material geolgico (p.ex. altamente intemperizado; rochas com orientao paralela inclinao
Reduo da declividade Construo de bancadas
Reforar a base da vertente
Drenagem sub-superficial do terreno