Biologia e química no lago

O carbono inorgânico e suas influências na água dos lagos

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Em artigos anteriores, falei sobre dois átomos presentes em diversas moléculas dissolvidas na água e que estão no rol do topo das que causam eutrofização em corpos d’água: o fósforo e o nitrogênio. Estes átomos possuem um terceiro aliado que colabora no processo de crescimento acelerado do fitoplâncton (algas microscópicas) e macrófitas (plantas aquáticas como, por exemplo, aguapé, alface d’água, ninféia, etc) que é o átomo de carbono.

O ciclo do carbono destaca-se por sua complexidade e abrangência em diversas fases de um corpo d’água. Para melhor entendimento, é possível dividi-lo em duas partes: o carbono inorgânico e o carbono orgânico.

Carbono inorgânico

A principal forma do carbono inorgânico em corpos d’água é a conhecida molécula do gás carbônico (CO2). Sua origem no meio aquático pode se dar pela difusão da atmosfera para a água, através da água das chuvas, águas subterrâneas, decomposição da matéria orgânica e respiração dos organismos. Esta molécula pode ser encontrada na água em três principais formas: carbono inorgânico livre (CO2), íons bicarbonato (HCO3) e íons carbonato (CO3-2).

Relação com o pH

Uma das características destas diferentes formas do gás carbônico inorgânico é que elas estão diretamente relacionadas com o pH do meio, em nosso caso a água, como pode ser visto na Figura 1. Nela pode-se observar que em um pH ácido (pH < 7,0) predomina o gás carbônico; já em pH neutro (pH = 7,0) e levemente alcalino (pH > 7,0) predomina o bicarbonato e em pH altamente alcalino o bicarbonato. Isto é possível de ser entendido através da reação química abaixo, onde temos:

1ª reação: CO2 + H2O à H2CO3 à H+ + HCO3

O gás carbônico quando em solução aquosa, entra em contato com a molécula da água para formar um ácido fraco, o ácido carbônico (H2CO3). Este ácido é instável e possui dois prótons hidrogênios (H+) em sua estrutura que podem dissociar-se formando, primeiramente o bicarbonato e, posteriormente, o carbonato, conforme reação abaixo.

2ª reação: HCO3 à H+ + CO3-2

O carbono através da chuva

Como citado anteriormente, uma das origens do átomo de carbono nos corpos d’água é através da chuva. Isto ocorre devido a atmosfera possuir gás carbônico em sua composição, cerca de 3,5 %. Então, quando ocorre a precipitação, a água associa-se com o gás carbônico e forma o ácido carbônico. Desta forma, após os períodos de chuvas, pode ocorrer alguma alteração no pH da água dos lagos, principalmente em grandes centros, os quais possuem elevada poluição na atmosfera e, consequentemente, há outras moléculas que tornam a água da chuva ainda mais ácida. Assim sendo, é bom sempre medir o pH dos lagos após a ocorrência de chuvas para não ocorrer um desequilíbrio biológico neles.

O carbono através da decomposição da matéria orgânica

Outra forma pela qual o carbono pode entrar na água é através da decomposição da matéria orgânica. Um exemplo muito interessante é o de nosso famoso Rio Negro no estado do Amazonas. Este rio é rico em matéria orgânica dissolvida (folhas, galhos, etc), cuja origem é advinda da vegetação adjacente a ele como a campina, campinarana e caatingas amazônicas. Através da decomposição dessa matéria orgânica por bactérias aeróbias ocorre grande formação do gás carbônico. Isto “força” a reação química (ver a 1ª reação) para a direita, no sentido da formação do bicarbonato e carbonato, liberando para os prótons hidrogênios (H+) para a água e tornando-a ácida, num pH entre 3,8 e 4,9. Logicamente, há outros ácidos que resultam da decomposição desta matéria orgânica, ou húmus como, por exemplo, os ácidos húmicos e fúlvicos.

 

Carbono inorgânico

Figura 1. Concentrações diferentes (em %) dos carbonos inorgânicos com relação ao pH da água. Fonte: http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/c.htm

A relação do carbono com a profundidade do lago

Outra característica interessante sobre a concentração do gás carbônico é sua relação com a profundidade de um lago. Na região do epilímnio (zona fótica, aquela que recebe uma maior radiação da luz solar), ocorre um empobrecimento dessa molécula durante o dia, devido a realização da fotossíntese pelas plantas e algas dessa região, as quais consomem o gás carbônico e liberam oxigênio (fase clara da fotossíntese). Em direção à profundidade do lago, ocorre um aumento gradual na concentração do gás carbônico, em consequência da decomposição da matéria orgânica pelas bactérias e respiração de organismos aeróbios (que respiram oxigênio e liberam gás carbônico). Desta forma, encontra-se na camada mais profunda dos lagos, chamada hipolímnio, a ocorrência de uma maior concentração de carbonos inorgânicos livres.

Relação do carbono com a temperatura

Outro detalhe sobre o gás carbono é sua relação com a temperatura ambiente. Nosso país localiza-se predominantemente numa região tropical, que possui altas temperaturas durante o dia.

Sabe-se que altas temperaturas aumentam a velocidade das reações químicas existentes em todas as situações e locais, inclusive na água e nos organismos que ali vivem. Assim sendo, na camada do hipolímnio, ocorre uma mais rápida decomposição da matéria orgânica pelas bactérias aeróbias o que acelera o aumento da concentração de gás carbônico livre neste local.

Isto é perceptível principalmente em rios e lagos lênticos, os quais possuem águas paradas ou com baixa movimentação. Nestes corpos d’água, em conjunto com altas temperaturas durante o dia, é possível ver os peixes subirem à superfície da água tanto para absorverem / respirarem o oxigênio ali presente (local onde é mais concentrado devido sua difusão da atmosfera para a água), quanto para “fugirem” das altas concentrações de gás carbônico no fundo destes lagos também.

Assim sendo, recomenda-se a importância de se construir e manter lagos sempre com uma ótima movimentação da água, a fim de que o oxigênio seja bem distribuído ao longo de toda a coluna d´agua. Além disso, também se recomenda um sistema de filtragem superdimensionado para evitar que matéria orgânica acumule-se no hipolímnio e aumente a concentração de carbonos inorgânicos nesta região.

No próximo artigo, comentaremos sobre o carbono orgânico na água que também pode ser dividido em duas categorias. Por ora, queremos salientar que a construção e manutenção dos lagos devem ser feitas de forma inteligente, entendendo sobre como todos estes compostos químicos podem entrar no lago (suas origens), o que podem causar em nossos lagos e, também, como devem ser eliminados.

Bibliografia

http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-2.html

https://www.infoescola.com/quimica/acido-carbonico/

http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/c.htm

Thiago de Campos Belão é Biólogo, mestre e doutor em Ciências Fisiológicas pela UFSCar. Especializou-se em fisiologia animal com enfase em peixes tropicais e, principalmente, nas áreas de comportamento animal, metabolismo, toxicologia e nos sistemas cardiovascular, respiratório e nervoso central e periférico.

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