Alterações antropogénicas do ciclo do azoto

Maria Carlos Reis
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Antes do Homem intervir no ciclo natural do azoto, este elemento encontrava-se escassamente disponível para o mundo biológico. No último século as actividades humanas aceleraram a sua taxa de fixação, alterando toda a dinâmica deste ciclo.

O azoto é um componente essencial à vida, participando na constituição das proteínas, do ADN (Ácido Desoxirribonucleico), do ARN (Ácido Ribonucleico), da clorofila e de outras importantes moléculas orgânicas, representando o quarto elemento mais abundante nos tecidos vivos.

Apesar do azoto (N2) ser o elemento predominante da atmosfera terrestre (cerca de 78%), a maioria dos seres vivos não possui a capacidade de utilizá-lo directamente nesta forma, tal como fazem com o oxigénio e o dióxido de carbono. Em vez disso, eles esperam que o azoto seja fixado, i.e., “puxado” da atmosfera e ligado a oxigénio e hidrogénio por determinados microorganismos (bactérias, fungos e cianofíceas), muitas vezes associados simbioticamente às plantas, formando compostos que elas podem usar nas suas sínteses fotossintéticas, sendo, assim, disponibilizado a todos os níveis tróficos das cadeias alimentares. Outro processo de disponibilização do azoto para o mundo biológico corresponde a reacções de simplificação da matéria orgânica resultante dos cadáveres dos seres vivos e dos seus excrementos, protagonizadas por microorganismos, uma vez que estas moléculas são demasiado complexas para serem directamente utilizada pelas plantas. Estas são algumas fases do ciclo do azoto, ou seja, do mecanismo que assegura a reciclagem do azoto na biosfera.

Antes do Homem intervir no ciclo natural do azoto, este elemento estava escassamente disponível para o mundo biológico, funcionando como um factor limitante, que controlava a dinâmica, biodiversidade e funcionamento de muitos ecossistemas. Durante o último século, as actividades humanas aceleraram a taxa de fixação do azoto nos solos, duplicando a transferência anual de azoto da fonte inesgotável, mas inacessível, que é a atmosfera, para formas biológicas acessíveis, de grande mobilidade.

Fontes de alterações do ciclo do azoto

Fertilizantes azotados

A fixação industrial de azoto na forma de fertilizantes teve início na Alemanha, durante a I Guerra Mundial. A sua produção cresceu exponencialmente deste 1940, mas nas duas últimas décadas este aumento foi fenomenal. Por exemplo, a quantidade de fertilizantes aplicados na agricultura entre 1980 e 1990 igualou a quantidade utilizada deste o início da sua produção. O problema da aplicação dos fertilizantes é que cerca de metade das quantidades utilizadas não chega a contribuir para a construção de novos tecidos nas plantas, pois é perdido por evaporação, escorrência ou infiltração, deixando de estar disponível.

Até finais da década de 70 a maior parte dos fertilizantes azotados produzidos industrialmente destinava-se à aplicação nos países desenvolvidos, mas o cenário tem vindo a alterar-se e neste momento são os países em vias de desenvolvimento os maiores consumidores. As previsões de aumento populacional, especialmente nestes países, indiciam a manutenção desta tendência.

Utilização de culturas fixadoras de azoto

Cerca de um terço da superfície terrestre está votada a usos agrícolas e pastoris e o Homem converteu extensas áreas de vegetação natural em monoculturas de leguminosas. Uma vez que estas plantas suportam comunidades de microrganismos fixadores de azoto, estas culturas representam novas fontes biológicas de azoto facilmente disponibilizável.

Fontes pontuais de azoto

Os aportes de azoto para os ecossistemas são muitas vezes provenientes de efluentes domésticos, agrícolas ou industriais não tratados. As instalações de criação intensiva de animais são muitas vezes responsáveis pelo aumento dos níveis de nutrientes azotados dos solos e massas de água envolventes.

Mobilização de azoto armazenado

Além da fixação de azoto, as actividades antropogénicas são igualmente responsáveis por aumentar a quantidade de azoto que se encontra em circulação. Por exemplo, a queima de combustíveis fósseis, que ocorre nos veículos e indústrias, liberta para a atmosfera azoto armazenado nas formações geológicas durante milhões de anos e que assim teria permanecido se não fossem as actividades humanas. Mas existem outros exemplos do aumento da mobilização do azoto, como a queima de florestas, a utilização de madeira como combustível, a drenagem de zonas húmidas, que estabelece as condições ideais para a oxidação da matéria orgânica do solo, e as desflorestações para preparação de terras agrícolas.

Efeitos das alterações antropogénicas do ciclo do azoto

Óxido Nitroso

Apesar das atenções terem estado centradas na redução das emissões de dióxido de carbono, devido ao seu papel no aquecimento global do planeta, o N2O, libertado essencialmente pela combustão, é também um importante gás de efeito de estufa, 200 vezes mais potente que o CO2 (embora por cada 3000 moléculas de CO2 libertado, apenas uma molécula de N2O chegue à atmosfera). Para além deste aspecto, ele é pouco reactivo na troposfera, podendo permanecer por mais de 150 anos a exercer os seus efeitos. Quando sobe para a estratosfera, e na presença das energéticas radiações ultravioleta, este gás pode desencadear reacções que levam à depleção da já fina camada protectora de ozono.

Óxidos de azoto e amónia

Ao contrário do anterior, os óxidos de azoto (NOx), particularmente o monóxido e dióxido de azoto emitidos pelos processos de combustão e como produtos de reacções do N2O, e a amónia volatilizada são altamente reactivos e, por isso, de vida muito mais curta, pelo que as alterações na composição química da atmosfera de sua responsabilidade são apenas detectadas a nível local ou regional. Estas alterações incluem a catalização da reacção de formação de ozono na troposfera, o principal constituinte do nevoeiro fotoquímico, que tem consequências perigosas para a saúde humana, assim como para a produtividade dos ecossistemas. O NO pode ainda ser transformado em ácido nítrico, um os maiores componentes da chuva ácida, que destrói monumentos e acidifica solos e sistemas aquáticos, desencadeando profundas alterações na composição das suas comunidades bióticas. Em relação à amónia, ela pode reagir com o dióxido de enxofre para formar um aerossol de sulfato de amónia, que também contribui para o nevoeiro fotoquímico, aumentando a sua densidade e persistência.

Nitratos

A ingestão de água contaminada com nitratos (NO3-) pode conduzir a sérias disfunções, após este ião ser reduzido a iões nitrito (NO2-) no tracto gastrointestinal. Por exemplo, uma vez no sangue, estes iões impedem que a hemoglobina transporte o oxigénio, ao transformarem-na em metahemoglobina.

 
Excesso de nutrientes

Existem limites para o crescimento proporcionado pela adição de fertilizantes azotados. Quando as deficiências naturais de azoto estão satisfeitas, e se atinge o máximo de produção de biomassa vegetal, o crescimento das plantas passa a ser controlado por outros factores, como o fósforo, o cálcio e a água – chegou-se ao ponto de saturação de azoto, situação que acarreta uma série de consequências nefastas para os ecossistemas. As reacções químicas entre os compostos azotados, desencadeadas por acção bacteriana, conduzem à libertação de iões negativos, que quanto saem do solo, arrastam consigo iões positivos de outros importantes nutrientes, como o cálcio, o magnésio e o potássio. Ou seja, a fertilização excessiva conduz a uma perda de fertilidade do solo a longo prazo. Os nitratos podem ainda ser conduzidos, por escorrência, para as massas de água, originando a sua eutrofização, ou atingirem os lençóis freáticos, contaminando as águas de consumo.

Redução da biodiversidade

Acompanhando os outros efeitos, os aportes de azoto para os ecossistemas causam, normalmente, um desequilíbrio na composição de espécies, ocorrendo uma alteração das espécies dominantes, conducente a uma redução da biodiversidade. Na Holanda, que ocupa um dos lugares cimeiros quanto à utilização de fertilizantes, todos os ecossistemas sofreram alterações, verificando-se que zonas de enorme riqueza biológica foram substituídas por florestas e pastagens de reduzida biodiversidade.

Apesar dos ecossistemas terrestres serem vulneráveis ao excesso de azoto, os sistemas aquáticos são os que sofreram mais até hoje, pois são os receptáculos finais do excedente deste elemento, que chega por escorrência ou através de descargas directas de efluentes não tratados.

Perspectivas futuras

Existem algumas linhas de investigação, no sentido de serem produzidas estirpes de bactérias simbióticas fixadoras de azoto para inocular os solos, ao mesmo tempo que se tenta modificar as plantas para que elas próprias adquiram essa capacidade, de modo a reduzir as quantidades de fertilizantes aplicados. Apesar destas soluções parecerem ideais, elas não serão imediatas e o fornecimento de azoto na forma de fertilizantes deverá continuar de forma a suprir necessidades alimentares de uma população que se pensa duplicar até ao final deste século. No entanto, existem formas de tentar travar este aumento ou mesmo diminuir a utilização de fertilizantes. Uma delas será tornar a utilização mais eficiente, através de um conjunto de práticas que permitem diminuir as perdas, sem sacrificar as produções e lucros (e por vezes até aumentá-los), ao mesmo tempo que se travam as alterações globais. Por exemplo, a dissolução do fertilizante na água de irrigação, a monitorização das quantidades de azoto no solo, de forma a optimizar a altura das aplicações, com doses melhores calculadas, são apontadas como soluções minimizadoras dos impactos. A rotação das culturas, a plantação de legumes, a conservação dos solos e a reciclagem de detritos orgânicos são técnicas igualmente desejáveis, mas é claro que não são suficientes. Se todos os agricultores desejassem praticar agricultura biológica, retornando às práticas tradicionais, não seria possível alimentar a população mundial.

Existem também mecanismos que impedem que o azoto dos fertilizantes chegue aos sistemas aquáticos. Muitas áreas agrícolas foram construídas à custa da regularização das margens dos rios, da destruição de zonas ripícolas e da drenagem de zonas húmidas. No entanto estas zonas actuam como tampão, retendo grandes quantidades de azoto. Restaurar zonas ripícolas e mesmo construir zonas húmidas artificias são soluções apontadas para prevenir que o azoto chegue aos sistemas aquáticos.

Relativamente aos óxidos de azoto, seria fundamental melhorar a eficiência das combustões e desenvolver mecanismos para interceptar estas emissões antes da sua chegada à atmosfera. A utilização de energias alternativas é também apontada como medida minimizadora. No entanto, nenhum destes passos é simples e óbvio, pois estão envolvidos muitos interesses políticos e económicos. Inquestionável é a importância de transportar todas estas tecnologias mais eficientes para os países em vias de desenvolvimento, para que o seu crescimento possa já ter por base a aplicação de metodologias mais limpas.

 
Bibliografia

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