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Ciclo hidrológico, Trabalhos de Engenharia Ambiental

Trabalho sobre Ciclo Hidrológico

Tipologia: Trabalhos

Antes de 2010

Compartilhado em 11/09/2009

Romar_88
Romar_88 🇧🇷

4.6

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Ciclo hidrológico
A água da Terra - que constitui a hidrosfera - distribui-se por três reservatórios
principais: os oceanos, os continentes e a atmosfera, entre os quais existe uma
circulação contínua – ciclo da água ou ciclo hidrológico. Este ciclo é responsável pela
renovação da água no planeta.
O movimento da água no ciclo hidrológico é mantido pela energia solar e pela
gravidade.
Na atmosfera, o vapor de água que forma as nuvens pode transformar-se em chuva,
neve ou granizo dependendo das condições climatológicas. Essa transformação provoca
o fenómeno atmosférico ao qual se chama precipitação.
A ciência que estuda o ciclo hidrológico é a Hidrologia e seus principais especialistas
são os engenheiros hidrólogos, um ramo da engenharia hidráulica ou engenharia hídrica
.
O ciclo
A água é a única substância que existe, em circunstâncias normais, em todos os três
estados da matéria (sólido, líquido e gasoso) na Natureza. A coexistência destes três
estados implica que existam transferências contínuas de água de um estado para outro;
esta seqüência fechada de fenômenos pelos quais a água passa do globo terrestre para a
atmosfera é designado por ciclo hidrológico.
A água da evapotranspiração (nome cientifico dado ao vapor de água obtido da
transpiração e da evaporação) atinge um certo nível da atmosfera em que ele se
condensa, formando as nuvens. Nas nuvens, o vapor de água condensa-se formando
gotículas, que permanecem em suspensão na atmosfera. Estas gotículas, sob certas
condições, agregam-se formando gotas maiores que precipitam-se, ou seja, chove. A
chuva pode seguir dois caminhos, ela pode infiltrar-se e formar um aqüífero ou um
lençol freático ou pode simplesmente escoar superficialmente até chegar a um rio, lago
ou oceano, onde o ciclo continua.
Da superfície para a atmosfera
O ciclo da água inicia-se com a energia solar que incide na Terra. A transferência da
água da superfície terrestre para a atmosfera, passando do estado líquido ao estado
gasoso, processa-se através da evaporação direta, por transpiração das plantas e dos
animais e por sublimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor). A
vegetação tem um papel importante neste ciclo, pois uma parte da água que cai é
absorvida pelas raízes e acaba por voltar à atmosfera pela transpiração ou pela simples
e direta evaporação. Durante esta alteração do seu estado físico absorve calor,
armazenando energia solar na molécula de vapor de água à medida que sobe à
atmosfera.
Dado a influência da energia solar no processo de evaporação, a água evapora-se em
particular durante os períodos mais quentes do dia e em particular nas zonas mais
quentes da Terra.
A evaporação é elevada nos oceanos que estão sob a influência das altas subtropicais.
Nos oceanos equatoriais, onde a precipitação é abundante, a evaporação é menos
intensa. Nos continentes, os locais onde a precipitação é mais elevada existem florestas
e onde a precipitação é mais baixa, existem desertos.
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Ciclo hidrológico

A água da Terra - que constitui a hidrosfera - distribui-se por três reservatórios principais: os oceanos, os continentes e a atmosfera, entre os quais existe uma circulação contínua – ciclo da água ou ciclo hidrológico. Este ciclo é responsável pela renovação da água no planeta. O movimento da água no ciclo hidrológico é mantido pela energia solar e pela gravidade. Na atmosfera, o vapor de água que forma as nuvens pode transformar-se em chuva, neve ou granizo dependendo das condições climatológicas. Essa transformação provoca o fenómeno atmosférico ao qual se chama precipitação. A ciência que estuda o ciclo hidrológico é a Hidrologia e seus principais especialistas são os engenheiros hidrólogos, um ramo da engenharia hidráulica ou engenharia hídrica .

O ciclo

A água é a única substância que existe, em circunstâncias normais, em todos os três estados da matéria (sólido, líquido e gasoso) na Natureza. A coexistência destes três estados implica que existam transferências contínuas de água de um estado para outro; esta seqüência fechada de fenômenos pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera é designado por ciclo hidrológico. A água da evapotranspiração (nome cientifico dado ao vapor de água obtido da transpiração e da evaporação) atinge um certo nível da atmosfera em que ele se condensa, formando as nuvens. Nas nuvens, o vapor de água condensa-se formando gotículas, que permanecem em suspensão na atmosfera. Estas gotículas, sob certas condições, agregam-se formando gotas maiores que precipitam-se, ou seja, chove. A chuva pode seguir dois caminhos, ela pode infiltrar-se e formar um aqüífero ou um lençol freático ou pode simplesmente escoar superficialmente até chegar a um rio, lago ou oceano, onde o ciclo continua.

Da superfície para a atmosfera

O ciclo da água inicia-se com a energia solar que incide na Terra. A transferência da água da superfície terrestre para a atmosfera, passando do estado líquido ao estado gasoso, processa-se através da evaporação direta, por transpiração das plantas e dos animais e por sublimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor). A vegetação tem um papel importante neste ciclo, pois uma parte da água que cai é absorvida pelas raízes e acaba por voltar à atmosfera pela transpiração ou pela simples e direta evaporação. Durante esta alteração do seu estado físico absorve calor, armazenando energia solar na molécula de vapor de água à medida que sobe à atmosfera. Dado a influência da energia solar no processo de evaporação, a água evapora-se em particular durante os períodos mais quentes do dia e em particular nas zonas mais quentes da Terra. A evaporação é elevada nos oceanos que estão sob a influência das altas subtropicais. Nos oceanos equatoriais, onde a precipitação é abundante, a evaporação é menos intensa. Nos continentes, os locais onde a precipitação é mais elevada existem florestas e onde a precipitação é mais baixa, existem desertos.

Em terra, em algumas partes dos continentes, a precipitação é maior que a evaporação e em outras regiões ocorre o contrário, contudo predomina a precipitação, sendo que os oceanos cobrem o déficit terreno evaporando mais água que recebem pela precipitação.

Da atmosfera de volta à superfície

O vapor de água é transportado pela circulação atmosférica e condensa-se após percursos muito variáveis, que podem ultrapassar 1000km. Poderá regressar à superfície terrestre numa das formas de precipitação (por exemplo, chuva, granizo ou neve), como voltar à atmosfera mesmo antes de alcançar a superfície terrestre (através de chuva miúda quente). Em situações menos vulgares, poderá ainda transformar-se em neve e cair em cima de uma montanha e permanecer lá 1000 anos. Toda esta movimentação é influenciada pelo movimento de rotação da Terra e das correntes atmosféricas. A água que atinge o solo tem diferentes destinos. Parte é devolvida à atmosfera através da evaporação, parte infiltra-se no interior do solo, alimentando os lençóis freáticos. O restante, escorre sobre a superfície em direcção às áreas de altitudes mais baixas, alimentando diretamente os lagos, riachos, rios, mares e oceanos. A infiltração é assim importante, para regular a vazão dos rios, distribuindo-a ao longo de todo o ano, evitando, assim, os fluxos repentinos, que provocam inundações. Caindo sobre uma superfície coberta com vegetação, parte da chuva fica retida nas folhas. a água interceptada evapora, voltando à atmosfera na forma de vapor. O ciclo hidrológico actua como um agente modelador da crosta terrestre devido à erosão e ao transporte e deposição de sedimentos por via hidráulica, condicionando a cobertura vegetal e, de modo mais genérico, toda a vida na terra. O ciclo hidrológico é, pois, um dos pilares fundamentais do ambiente, assemelhando-se, no seu funcionamento, a um sistema de destilação global. O aquecimento das regiões tropicais devido à radiação solar provoca a evaporação contínua da água dos oceanos, que é transportada sob a forma de vapor pela circulação geral da atmosfera, para outras regiões. Durante a transferência, parte do vapor de água condensa-se devido ao arrefecimento formando nuvens que originam a precipitação. O retorno às regiões de origem resulta da acção conjunta da infiltração e escoamento superficial e subterrâneo proveniente dos rios e das correntes marítimas.

Processos

Precipitação consiste no vapor de água condensado que cai sobre a superfície terrestre. Infiltração consiste no fluxo de água da superfície que se infiltra no solo. Escoamento superficial é o movimento das águas na superfície terrestre, nomeadamente do solo para os mares. Evaporação é a transformação da água no seu estado líquido para o estado gasoso à medida que se desloca da superfície para a atmosfera. Transpiração é a forma como a água existente nos organismos passa para a atmosfera. Evapotranspiração é o processo conjunto pelo qual a água que cai é absorvida pelas plantas, voltando à atmosfera através da transpiração ou evaporação directa (quando não absorvida). Condensação é a transformação do vapor de água em água líquida, com a criação de nuvens e nevoeiro. Composição química A água pura (H2O) é um líquido cujas moléculas são formadas por dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio. Quando na atmosfera, pode reagir com determinados gases - como dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NO, NO2, N2O5) e dióxido de carbono (CO2) - ocasionando chuvas ácidas.

Existem basicamente duas formas de carbono, uma orgânica, presente nos organismos vivos e mortos, não decompostos, e outra inorgânica, presente nas rochas. No planeta Terra o carbono circula através dos oceanos, da atmosfera, da terra e do seu interior, num grande ciclo biogeoquímico. Este ciclo pode ser dividido em dois tipos: o ciclo “lento” ou geológico, e o ciclo “rápido” ou biológico.

Ciclo geológico

Este ciclo que opera a uma escala de milhões de anos é integrado a própria estrutura do planeta e iniciou-se há cerca de 4,55 milhares de milhões de anos, quando na formação do Sistema Solar e da Terra, tendo origem nos planetesimais (pequenos corpos que se formaram a partir da nebulosa solar) e nos meteoritos portadores de carbono que colidiram com a Terra. Nesse sentido, mais de 99% do carbono terrestre está contido na litosfera, sendo a maioria carbono inorgânico, armazenado em rochas sedimentares como as rochas calcárias. O carbono orgânico contido na litosfera está armazenado em depósitos de combustíveis fósseis. Numa escala geológica, existe um ciclo entre a crosta terrestre (litosfera), os oceanos ( hidrosfera) e a atmosfera. O Dióxido de Carbono (CO2) da atmosfera, combinado com a água, forma o ácido carbónico, o qual reage lentamente com o cálcio e com o magnésio da crosta terrestre, formando carbonatos. Através dos processos de erosão (chuva), estes carbonatos são arrastados para os oceanos, onde se acumulam no seu leito em camadas, ou são assimilados por organismos marinhos que eventualmente, depois de morrerem, também se depositam no fundo do mar. Estes sedimentos vão-se acumulando ao longo de milhares de anos, formando rochas sedimentares como as rochas calcárias. O ciclo continua quando as rochas sedimentares do leito marinho são arrastadas para o manto da Terra, por um processo de subducção (processo pelo qual uma placa tectónica descende por baixo de outra). Desta forma, as rochas sedimentares são sujeitas a grandes pressões e temperaturas debaixo da superfície da Terra, derretendo e reagindo com outros minerais, libertando CO2. O CO2 é devolvido a atmosfera através das erupções vulcânicas e outro tipos de actividades vulcânicas, completando-se assim o ciclo. Os balanços entre os diversos processos do ciclo do carbono geológico controlaram a concentração de CO2 presente na atmosfera ao longo de centenas de milhares de anos. Os mais antigos sedimentos geológicos, datados de épocas anteriores ao desenvolvimento da vida na Terra, apontam para concentrações de CO2 atmosférico 100 vezes superiores aos actuais, proporcionando um forte efeito de estufa. Por outro lado, medições dos núcleos de gelo retirados na Antártida e na Groenlândia, permitem estimar as concentrações do CO2 que, durante a última era glaciar, eram cerca de metade das actuais (em 2005: 379,1 ppmv de CO2). Para o carbono orgânico, com origem na matéria orgânica incompletamente decomposta na ausência de oxigênio, a qual deu origem ao carvão, petróleo e gás natural, qualquer troca significativa entre os diversos depósitos efectua-se também a uma escala geológica. Isto foi correcto até cerca de 200 anos atrás, com o início da Revolução Industrial e a exploração e utilização (combustão) em grande escala dos combustíveis fósseis, acções que passaram a libertar para a atmosfera o carbono destes reservatórios em forma de CO2.

Ciclo biológico

O ciclo biológico do Carbono é relativamente rápido: estima-se que a renovação do carbono atmosférico ocorre a cada 20 anos. Na ausência da influência antropogénica (causada pelo homem), no ciclo biológico existem três reservatórios ou “stocks”: terrestre (20.000 Gt), atmosfera (750 Gt),

oceanos (40.000 Gt). Este ciclo desempenha um papel importante nos fluxos de carbono entre os diversos stocks, através dos processos da fotossíntese e da respiração. Através do processo da fotossíntese, as plantas absorvem a energia solar e CO2 da atmosfera, produzindo oxigénio e hidratos de carbono (açucares como a glicose), que servem de base para o crescimento das plantas. Os animais e as plantas utilizam os hidratos de carbono pelo processo de respiração, utilizando a energia contida nos hidratos de carbono e emitindo CO2. Juntamente com a decomposição orgânica (forma de respiração das bactérias e fungos), a respiração devolve o carbono, biologicamente fixado nos stocks terrestres (nos tecidos da biota, na camada de solo e na turfa), para a atmosfera. As equações químicas que regem estes dois processos são: Fotossíntese 6CO2 + 6H2O + energía (luz solar) -> C6H12O6 + 6O Respiração C6H12O6 (matéria orgânica) + 6O2 -> 6CO2 + 6 H2O + energia É possível verificar que a maior troca entre o stock terrestre e stock atmosférico resulta dos processos da fotossíntese e da respiração. Nos dias de Primavera e Verão as plantas absorvem a luz solar e o CO2 da atmosfera e, paralelamente, os animais, plantas e micróbios, através da respiração devolvem o CO2. Quando a temperatura ou humidade é muito baixa, por exemplo no Inverno ou em desertos, a fotossíntese e a respiração reduz-se ou cessa, assim como o fluxo de carbono entre a superfície terrestre e a atmosfera. Devido à declinação da Terra e à desigual distribuição de vegetação dos hemisférios, existe uma flutuação ao longo do ano a qual é visível nos diversos gráficos da variação da concentração anual do CO2, como por exemplo na curva de Keeling. Em 1958 o cientista Charles David Keeling (oceanógrafo do Scripps Institute of Oceanography),iniciou uma série de experiências no monte Mauna Loa, Havai, que lhe permitiram medir, com bastante precisão, a concentração de CO2 na atmosfera. Apesar do stock atmosférico de carbono ser o menor dos três (com cerca de 750 Gt de carbono), este stock determina a concentração de CO2 na atmosfera, cuja concentração pode influenciar o clima terrestre. Ainda mais, os fluxos anuais entre o stock atmosférico e os outros dois stocks (oceanos e terrestre) são cerca de um quarto da dimensão do stock atmosférico, o que representa uma grande sensibilidade às mudanças nos fluxos. Os oceanos representam o maior stock dos três, cinquenta vezes maior que o stock atmosférico. Existem transferências entre estes dois stocks através de processos químicos que estabelecem um equilíbrio entre as camadas superficiais dos oceanos e as concentrações no ar acima da superfície. A quantidade de CO2 que o oceano absorve depende da temperatura do mesmo e da concentração já presente. Temperaturas baixas da superfície do oceano potenciam uma maior absorção do CO2 atmosférico, enquanto temperaturas mais quentes podem causar a emissão de CO2. Os fluxos, sem interferências antropogénicas, são aproximadamente equivalentes, variando lentamente, i.e., a uma escala geológica. As diferenças, do ciclo rápido, são também explicadas pelos processos de fotossíntese e respiração: a vida nos oceanos consome grandes quantidades de CO2, no entanto o ciclo entre a fotossíntese e a respiração desenvolve-se muito rapidamente. O fitoplâncton é consumido pelo zooplâncton em apenas alguns dias, e apenas pequenas quantidades de carbono são acumuladas no fundo do mar, quando as conchas do zooplâncton, compostas por carbonato de cálcio (CaCO3), se depositam no fundo, após a sua morte. Depois de um longo período de tempo, este efeito representa uma significativa remoção de carbono da atmosfera. Outro processo intermédio do ciclo biológico, o qual representa remoção de carbono da atmosfera, ocorre quando a fotossíntese excede a respiração e, lentamente, a matéria

a importância da manutenção de ecossistemas com grandes quantidades de biomassa e solos estáveis, com os objectivos de certas florestas se tornarem sumidouros de carbono a médio/longo prazo e outras não se tornarem "fontes" de carbono. As consequências da queima dos combustíveis fósseis como mudanças climáticas, efeito estufa e desertificação foram objecto de um convénio aprovado em Nova York em 9 de maio de 1992 , e subscrito no Rio de Janeiro, por diversos países, na data de 11 de Junho de 1992, durante a Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e o Desenvolvimento) e que culminou no Protocolo de Quioto.

Serviços ambientais associados

Serviço ambiental Referências

Captura de carbono A Biosfera captura mais de 4 mil milhões de toneladas de Carbono por ano (Prentice e tal 2001), divididas por:

  • Os oceanos: principal serviço da captura de C (.
  • As florestas (biomassa) funcionam como sumidoro de carbono (total através da fotosintese (-3.8 a 0.3).

Regulação do ar Regulação da composição química da atmosfera através do balanço CO 2/O 2.

Regulação do clima O CO 2 é o elemento principal do efeito de estufa, que permite a manutenção da temperatura média da superfície terra perto dos 15°C. Sem o efeito de estufa a Terra seria um local bem “menos agradável” para viver, com temperatura a rondar os –18°C. Por outro lado, um aumento “descontrolado” dos GEE, originaria um aumento da temperatura da superfície terrestre para níveis insuportáveis para muitas espécies.

Fornecimento de combustíveis fósseis

O carbono orgânico contido na litosfera está armazenado em depósitos de combustíveis fósseis. O processo de origem está integrado no ciclo geológico do carbono. Na actualidade os combustíveis fósseis são explorados intensivamente, fazem parte dos recursos não renováveis, e são a principal origem das emissões antropogénicas de CO 2.

Fornecimento de cimento e outros materiais de construção (pedras calcárias)

Com origem nos sedimentos (rochas calcárias), que foram formadas no ciclo geológico pela deposição de sedimentos e organismos marinhos mortos, depositados no leito do mar. A utilização de pedra calcária, seja no cimento ou em outros processos de construção, também aporta para as emissões antropogénicas de CO 2.

Turismo O CO 2 faz parte essencial do processo de crescimento das plantas e árvores (fotossíntese) e dos corais proporciona o desenvolvimento de áreas para o lazer e para o turismo.

Produção piscícola Associado ao desenvolvimento das zonas coralíferas, onde prolifera a vida aquática, contribuído para os stocks de pesca e para a biodiversidade.

Produção de madeira (efeito “fertilizante”)

Sendo um dos elementos principais da fotossíntese o CO 2 pode ter um efeito positivo no crescimento das plantas.

Produção de alimentos Produção de alimentos, directamente consumidos pelos humanos, ou indirectamente, através dos herbívoros.

Captura do carbono

Capital natural

Um dos serviços mais importantes do ecossistema, relacionado com o ciclo do Carbono, é a captura do CO2 por diferentes elementos que compõe a Biosfera. O aumento das emissões antropogénicas de CO2 tem vindo a ser absorvidas pela atmosfera, pelos oceanos e pelas florestas e outras espécies vegetais. O aumento do CO2 na atmosfera trás como consequência a o aumento do efeito de estufa, originando as alterações climáticas. Com o aumento do CO2 atmosférico, também aumenta a absorção dos oceanos tendo como consequência a acidificação dos oceanos, e eventuais efeitos nos ecossistemas marítimos (corais, peixes, etc.). A última parcela é absorvida pelas florestas (biomassa), as quais podem ser utilizadas como sumidoro de carbono (através da fotossíntese). Numa visão de Sustentabilidade Forte, através de estratégias de reflorestação seria possível diminuir as actuais concentrações de CO2 na atmosfera, que já ultrapassaram os 370 ppmv, até níveis pré-Revolução Industrial, i.e., perto dos 280 ppmv. No entanto, mesmo maximizando a actividade de reflorestação nos próximos 50 anos, apenas seria possível reduzir cerca de 15-30 ppm (IPCC 2000). Desta forma a redução das concentrações de CO2 atmosférico devem ser complementadas também por um serviço de capital humano: sistemas de captura e armazenamento de CO2 (CCAC). Este tipo de serviços podem ser considerados como uma solução de sustentabilidade forte, quando estiverem a anular efeitos de emissões de CO2 de todos os sectores antropogénicos, menos da “mudança da uso dos solos”,. Só no caso de estarem a substituir os efeitos causados pela redução do capital natural (desflorestação, incêndios, eliminação de prados, etc.), por acção humana é que poderá ser considerado como sustentabilidade fraca.

Captura

Existem três tecnologias principais de captura: Pós-combustão Consiste na remoção do CO2 depois da queima de combustíveis fósseis, sistema ideal para a aplicação em centrais termoeléctricas. Esta tecnologia é o primeiro passo para a captura de CO2 a grande escala, sendo já economicamente viável em alguns casos específicos. Normalmente, estes sistemas utilizam um solvente líquido para captar a pequena fracção de CO2 (entre 3 e 15% do volume) presente nos gases de combustão, cujo componente principal é o Nitrogénio. Numa central eléctrica moderna de pulverização de carvão ou de ciclo combinado de Gás Natural, os sistemas de captação utilizariam geralmente um solvente orgânico como a monoetanolamina. Esse processo é designado como "lavagem". A solução química resultante é, mais tarde, aquecida e a pressão reduzida, liberando CO2 concentrado, o qual será posteriormente armazenado. Pré-combustão Consiste em retirar o CO2 dos combustíveis antes da queima. Esta tecnologia já é aplicada de forma generalizando na fabricação de fertilizantes e na produção de hidrogénio (H2). Apesar do processo inicial de retirar o carbono antes da combustão ser mais complexo e caro, as concentrações mais altas de CO2 e a pressão mais elevada facilitam a separação. No caso do gás natural, essencialmente metano (CH4), se extrairmos o carbono antes da combustão, ficaremos com hidrogénio, que produz apenas água quando queimado. Isto envolve reagir o combustível com oxigénio e/ou vapor para produzir monóxido de carbono (CO) e H2. Em seguida, o CO reage com mais vapor, para produzir CO2 e mais

O armazenamento oceânico e o seu impacto ecológico estão por analisar, podendo existir problemas de acidificação dos oceanos, sendo uma das alternativas possíveis mas que levanta ainda muitas questões técnicas e de viabilidade ambiental. Carbonatação mineral e utilizações industriais Carbonatação mineral: a reacção do CO2 com óxidos metálicos, que abundam em minerais silicatos (como o óxido de magnésio (MgO) ou óxido de cálcio (CaO)) ou de detritos industriais (como escoria e cinzas de aço inoxidável), produz através de reacções químicas carbonatos inorgânicos estáveis. A reacção natural é muito lenta é deverá ser melhorada através de tratamentos prévios dos minerais, que são altamente intensivos em energia. Esta tecnologia está em fase de investigação, mas em certas aplicações, como a dos detritos industriais, já se encontra em fase de demonstração. Utilizações industriais: esta opção consiste no consumo de CO2 de forma directa como matéria-prima para a produção de diversas substâncias químicas que contêm carbono. No entanto, devido a baixa taxa de retenção da maior parte dos produtos e a inexistência de dados que permitam concluir se o balanço final de muitas aplicações industrias é negativo ou positivo, este mecanismo encontra-se em fase de estudo e prevê-se que a sua contribuição não seja muito elevada.

Ciclo do oxigênio

Entende-se por Ciclo do oxigênio o movimento do oxigênio entre os seus três reservatórios principais: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra). Este ciclo é mantido por processos geológicos, físicos, hidrológicos e biológicos, que movem diferentes elementos de um depósito a outro. O oxigênio molecular (O2) compõe cerca de 21% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo. O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que regula a relação gás carbônico/gás oxigênio na atmosfera. O oxigênio é o elemento mais abundante em massa na crosta terrestre e nos oceanos e o segundo na atmosfera. Na atmosfera, encontra-se como oxigênio diatómico/oxigênio molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc.

Reservatórios de Oxigênio A maior parte do oxigênio existente (99.5%) está concentrada na crosta e manto da Litosfera. Apenas uma pequena fracção do oxigênio existente está contida na atmosfera (0.49%), esta percentagem representa cerca de 20% da atmosfera. Uma parte muito menor do oxigênio está contida na biosfera (0.01%).

Fluxos de Oxigênio A fotossíntese é o principal processo responsável pela manutenção do oxigênio na atmosfera. Ela repõe o que é constantemente retirado, principalmente, pelo processo da respiração. A fotossíntese transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar. 6CO 2 + 12H (^) 2O + energia → C6H (^) 12O 6 + 6H2O + 6O 2 Um processo adicional de oxigênio é a fotólise, onde energia proveniente de radiação ultravioleta decompõe água atmosférica e óxido de azoto. 2H2O + energia → 4H + O (^2)

2N2O + energia → 4N + O (^2) O principal processo de remoção de oxigênio da atmosfera é a respiração. C (^) 6H12O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H2O + energia Também no processo de decomposição animais e bactérias consomem oxigênio e libertam dióxido de carbono. Devido aos minerais da litosfera serem oxidados em oxigênio, o desgaste químico das rochas expostas também consome oxigênio. Um exemplo de desgaste químico da superfície é a formação de óxidos de ferro (ferrugem): 4FeO + 3O 2 → 2Fe (^) 2O 3 O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera. Os organismos marinhos na biosfera criam conchas de carbonato de cálcio (CaCO (^) 3) que é rico em oxigênio.

Quando o organismo morre, a sua concha é depositada no chão do mar e enterrado ao longo do tempo para criar a rocha na litosfera. As plantas e animais extraem nutrientes minerais das rochas e libertam oxigênio durante o processo.

O Oxigênio na atmosfera e nos oceanos Ozônio A presença do oxigênio atmosférico originou a formação de ozônio e da camada de ozônio na estratosfera. A camada do ozônio extremamente importante para a vida moderna, visto que absorve a radiação ultra-violeta nociva. O 2 + energia uv → 2O O + O 2 + energia uv → O 3 A energia solar absorvida aumenta a temperatura da atmosfera na camada do ozônio, criando uma barreira térmica, que ajuda a manter a atmosfera por baixo, por oposição a escapar para o espaço.

Fósforo Uma teoria interessante é que o fósforo (P) no oceano ajuda a regular a quantidade de oxigênio atmosférico. O fósforo dissolvido nos oceanos é um nutriente essencial para a fotossíntese nos oceanos e um dos principais factores limitativos. A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido. Um dos efeitos secundários das minas e das actividades industriais é o aumento dramático da quantidade de fósforo descarregado nos oceanos. No entanto, este aumento não se reflecte num aumento correspondente da fotossíntete nos oceanos. Isto acontece porque um aumento da população que faz fotossíntese resulta em maiores níveis de oxigênio nos oceanos. Os elevados níveis de oxigênio promovem o crescimento de certo tipo de bactérias que competem pelo fósforo dissolvido. Esta competição limita a quantidade de fósforo disponível para a fotossíntese nos oceanos, limitando a população total assim como os níveis de O2.