Matéria orgânica
Matéria orgânica é o conjunto de compostos químicos formados por moléculas orgânicas encontradas em ambientes naturais sendo eles terrestres ou aquáticos. A matéria orgânica é geralmente heterogênea e composta por restos de animais e vegetais e de seus resíduos lançados no ambiente. Ela exerce uma função indispensável na natureza, servindo como fonte de alimento para organismos vivos e como elo de ligação entre diversos ciclos biogeoquímicos. Essa matéria pode ser transportada entre ambientes terrestres e aquáticos e normalmente passa por processos de reciclagem e/ou degradação. Microorganismos desempenham um papel fundamental na reciclagem da matéria orgânica, seja em solo, sedimento ou na coluna de água de corpos aquáticos. A entrada da matéria orgânica de origem antrópica no meio aquático aumenta significativamente a quantidade de nutrientes disponíveis, causando um desequilíbrio nos processos fotossintéticos e respiratórios. Isso pode desencadear problemas ambientais, como eutrofização, hipoxia e poluição.
Composição
editarDe uma forma geral, as moléculas orgânicas contêm os elementos carbono (C) e hidrogênio (H) unidos por ligações covalentes. Carbono é o constituinte mais abundante da matéria orgânica, representando aproximadamente 45-55% de sua massa.[1] Outros elementos relevantes constituintes da matéria orgânica incluem o oxigênio (O) e o nitrogênio (N). fósforo (P), enxofre (S), potássio (K) e outros elementos menos comuns compreendem menos de 1% da massa total da matéria orgânica viva. Em estudos ambientais, a maneira mais efetiva de quantificar a matéria orgânica em uma amostra é a partir da determinação de carbono orgânico, considerando que o carbono orgânico representa aproximadamente metade da massa da matéria orgânica em uma amostra natural complexa. Os métodos mais empregados na determinação da matéria orgânica são semi-quantitativos.[2]
| Elemento | Massa (%)[1] |
|---|---|
| Carbono | 45-55 |
| Oxigênio | 35-45 |
| Hidrogênio | 3-5 |
| Nitrogênio | 1-4 |
| Outros | < 2 |
Origem
editarA matéria orgânica pode ter origem natural ou artificial. Os compostos orgânicos naturais são oriundos de organismos vivos e seus processos biológicos, tais como: excreção, secreção e morte, partes de indivíduos ou indivíduos inteiros. As moléculas essenciais para as funções vitais dos seres vivos - como carboidratos, lipídios e proteínas - são moléculas orgânicas de origem natural. Os compostos orgânicos produzidos pelo homem e que não são encontrados na natureza - como plásticos, anabolizantes (hormônios sintéticos) e princípios ativos de detergentes - tem origem artificial.
Classificação da matéria orgânica
editarA matéria orgânica pode ser classificada das seguintes formas:
Autóctone/alóctone
editarA matéria orgânica pode ser classificada em alóctone e autóctone conforme o local onde foi produzida. Matéria orgânica autóctone é aquela proveniente de uma fonte dentro do próprio sistema, enquanto matéria orgânica alóctone é aquela que foi produzida fora do sistema e transportada para dentro do mesmo.
Viva/morta
editarOs seres vivos representam a matéria orgânica viva, enquanto inúmeros produtos de excreção e restos mortais de organismos representam a matéria orgânica morta.
Dissolvida/particulada
editarEssa classificação da matéria orgânica refere-se a matéria orgânica encontrada no meio aquático. Por definição operacional, a matéria orgânica particulada inclui o material que fica retido em uma membrana com porosidade nominal de 0,45 μm após a filtração de um certo volume de água, enquanto a matéria orgânica dissolvida passa por essa membrana.[3] Geralmente, a concentração de matéria orgânica dissolvida na água do mar é significativamente maior que a concentração de matéria orgânica particulada.[3]
Apenas 10 a 20% da matéria orgânica dissolvida pode ser caracterizada detalhadamente devido a complexidade e dissolução da mistura.[3] A matéria orgânica dissolvida pode ser dividida em alto peso molecular (também denominada de fração coloidal) e baixo peso molecular (chamada de fração verdadeiramente dissolvida).[4] Entretanto, sabe-se que a matéria orgânica aquática é constituída em grande parte por substâncias húmicas que são refratárias, ou seja, moléculas complexas e consequentemente mais difíceis de sofrerem degradação microbiana.[carece de fontes] Compostos orgânicos lábeis (isto é, fáceis de serem degradados) são constituídos pelas principais classes de compostos bioquímicos como carboidratos, proteínas e lipídios (incluindo esteroides, hidrocarbonetos e ácidos graxos).
A matéria orgânica particulada no oceano consiste em uma mistura de organismos vivos e mortos (incluindo produtos de sua degradação e excreção) juntamente a agregações macroscópicas denominadas de neve marinha.[3] Ela pode ser classificada como grossa (retida em uma peneira com malha de 63 μm) e fina (não retida na peneira de 63 μm, mas retida na membrana de 0,45 μm).[4] A distribuição de matéria orgânica particulada no oceano pode variar em função do espaço (geograficamente, verticalmente) e do tempo (diariamente, sazonalmente), sendo influenciada pelo complexo equilíbrio entre fontes, sumidouros e padrões de circulação oceânica.[3] A matéria orgânica particulada detrítica nos oceanos forma a maior reserva de carbono reduzido do mundo, excedendo em mais de 200 vezes o inventário de carbono da biomassa marinha.[5]
Matéria orgânica no oceano
editarApesar da concentração de matéria orgânica nos oceanos ser inferior a 0,01% da quantidade total de sais, os compostos orgânicos têm grande influência nos processos químicos e biológicos que ocorrem no mar.[3] A matéria orgânica fornece a base nutricional e energética para micro e macroorganismos, influencia na especiação de metais, é precursora dos combustíveis fósseis e controla o crescimento do fitoplâncton.[3] As principais fontes de matéria orgânica para o oceano são:
Produção primária: matéria orgânica autóctone proveniente do fitoplâncton, das macroalgas e das fanerógamas submersas. É a principal fonte de matéria orgânica para o oceano, correspondendo a 90% do total aportado anualmente na coluna de água, sendo que o fitoplâncton contribui com 84,4%.[3] Enquanto parte da matéria é metabolizada para necessidades energéticas do fitoplâncton, parte é assimilada pelo zooplâncton e liberada na coluna de água pela autólise de células mortas ou excretada por organismos.[3]
Continentes: matéria orgânica alóctone proveniente de descargas fluviais com influência do ambiente terrestre ou da percolação de águas subterrâneas, como os lençóis freáticos.
Atmosfera: matéria orgânica alóctone proveniente da deposição seca (pelo ar) ou úmida (promovida pela chuva ou neve), na superfície do oceano, de compostos orgânicos presentes na atmosfera.
Distribuição da matéria orgânica no oceano
editarDevido à produção primária no oceano superficial, a concentração de matéria orgânica, de uma forma geral, é consideravelmente maior nesse compartimento do que no oceano profundo. As zonas costeiras apresentam uma maior concentração de matéria orgânica em relação às águas oceânicas superficiais. Apesar de grande inventário global, o carbono orgânico dissolvido está presente em concentrações extremamente baixas no oceano aberto.[5]
| Área | Dissolvida[3] | Particulada[3] |
|---|---|---|
| Superfície | 75-150 μM | 1-17 um |
| Oceano profundo | 4-75 μM | 0,2-1,3 μM |
| Zona costeira | 60-210 μM | 4-83 μM |
| Estuário | 8-833 μM | 8-833 μM |
Matéria orgânica no solo
editarNo solo, a presença da matéria orgânica pode ser dividida em três constituintes: biomassa viva de microorganismos, resíduos frescos e parcialmente decompostos, e húmus (matéria orgânica em estágio de decomposição avançado).[6]
A principal fonte de matéria orgânica para o solo tem origem vegetal. Plantas mortas em florestas e campos agrícolas entram em processo de decomposição através de uma cadeia trófica onde animais consomem outros animais e vegetais, que por sua vez tem seus resíduos dispostos no meio. Animais, como as minhocas, são responsáveis pelo transporte vertical e horizontal da matéria orgânica no solo.[7] Outras fontes incluem o carvão vegetal e exsudatos de raízes.
A matéria orgânica dos solos é crucial para seu funcionamento, gerando benefícios para a estrutura do solo, agregação de partículas, retenção de água, biodiversidade, absorção e retenção de poluentes, ciclagem e armazenamento de nutrientes, além de funcionar como um grande sumidouro e fonte de carbono.[8]
Distribuição da matéria orgânica no solo
editarA concentração de matéria orgânica no solo geralmente varia entre 1 e 6% da massa total da camada superior do solo para a maioria das regiões elevadas.[carece de fontes] Solos com limites máximos de 1% de matéria orgânica estão em grande parte limitados a regiões de deserto, enquanto áreas úmidas de baixa elevação atingem concentrações de até 90% de matéria orgânica.[carece de fontes] Solos que contêm 12 a 18% de carbono orgânico em sua composição são classificados como solos orgânicos.[9]
- ↑ a b Steve Cabaniss, Greg Madey, Patricia Maurice, Yingping Zhou, Laura Leff, Olacheesy head Bob Wetzel, Jerry Leenheer, and Bob Wershaw, comps, Stochastic Synthesis of Natural Organic Matter, UNM, ND, KSU, UNC, USGS, 22 Apr, 2007.
- ↑ Schumacher, B.A. 2002. Methods for the determination of total organic carbon (TOC) in soils and sediments. United States Environmental Protection Agency, National Exposure Research Laboratory, Las Vegas, 23p. URL: http://bcodata.whoi.edu/LaurentianGreatLakes_Chemistry/bs116.pdf
- ↑ a b c d e f g h i j k Millero, F.J. 2006. Chemical Oceanography. 3rd edition, CRC Press, 496p.
- ↑ a b Chester, R. 2000. Marine Geochemistry. 2nd edition, Blackwell Science, Oxford, 506p.
- ↑ a b Hansell, D.A.; Carlson, C.A.; Repeta, D.J.; Schlitzer, R. 2009. Dissolved organic matter in the ocean: a controversy stimulates new insights. Oceanography. 22: 202-211.
- ↑ Juma, N. G. 1999. Introduction to Soil Science and Soil Resources. Volume I in the Series "The Pedosphere and its Dynamics: A Systems Approach to Soil Science." Salman Productions, Sherwood Park. 335 pp.
- ↑ Brady, Nyle C. (1984). The Nature and Properties of Soils (Ninth ed.). New York: MacMillan. p. 254. ISBN 0-02-313340-6
- ↑ Brady, N.C., and Weil, R.R. 1999. The nature and properties of soils. Prentice Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ.
- ↑ Troeh, Frederick R., and Louis M. (Louis Milton) Thompson. Soils and Soil Fertility. 6th ed. Ames, Iowa: Blackwell Pub., 2005.