O carbono pirogênico


DISTRIBUIÇÃO DO CARBONO PIROGÊNICO



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DISTRIBUIÇÃO DO CARBONO PIROGÊNICO




Distribuição no solo

A incorporação de carbono pirogênico em solos e sedimentos é um importante mecanismo para a estabilização do carbono nesses ambientes (Schmidt & Noack, 2000; Glaser et al., 2001; Glaser et al., 2002), apesar da degradação natural de carbono pirogênico ter sido reportada, principalmente em ambientes bem aerados (Bird et al., 1999).


A distribuição do carbono pirogênico nos solos, tanto lateral como verticalmente, é altamente variável e, segundo Skjemstad et al. (1996), parece refletir a quantidade de biomassa susceptível à oxidação, ao conteúdo de argila e aos efeitos de processos erosivos e aluviais, haja vista que materiais carbonizados finamente divididos são móveis, comportando-se de maneira similar à fração argila e à fração silte e, conseqüentemente, migram para os mesmos locais onde essas frações se acumulam (Skjemstad et al., 1999).
Entretanto, a distribuição do carbono pirogênico em diferentes frações granulométricas do solo não é uniforme. Em solos antrópicos da Amazônia (Terra Preta de Índio), as frações leves continham as maiores concentrações de carbono pirogênico (Glaser et al., 2000). Foi observado também que uma grande parte do carbono pirogênico estava na fração pesada, embebido dentro das placas de óxido de ferro e alumínio na superfície dos minerais. Concentrações elevadas de carbono pirogênico também foram observadas nos horizontes mais profundos de perfis de solo, podendo esse comportamento estar ligado à possível erosão das partículas em superfície ou ao enterro destas por bioturbação (Saldarriaga & West, 1986; Glaser et al., 2000). Entretanto, segundo Boulet et al. (1995), datações com 14C têm revelado aumento da idade média do carbono pirogênico proporcional à profundidade. Em Latossolos da Amazônia Brasileira, carvão coletado a 2m de profundidade, após estudos de datação, apresentou idade de cerca de 8.800 anos, indicando que o carbono pirogênico das camadas mais profundas tem uma origem diferente daquele encontrado em superfície, cuja idade aproximada é de 1000 a 1500 anos (Glaser et al., 2000).

Ocorrência de carbono pirogênico em algumas regiões do Brasil e do mundo

Aparentemente, o carbono pirogênico é encontrado em todos os ambientes, e isso tem importantes implicações para o ciclo global do carbono (Simpson & Hatcher, 2004b).


A presença de carvão em solos tem sido reportada em diversos estudos realizados em diferentes partes do mundo. Em solos antrópicos, onde foram encontrados artefatos e covas, como os que ocorrem nos solos antrópicos da Amazônia e na Região da Bavária na Alemanha, datados do Período Neolítico com idade entre 2.700 a 5.500 anos, o carbono aromático detectado por várias técnicas espectroscópicas é derivado do carvão. Esse carvão é originário de queima da vegetação ou de outros materiais carbonizados como resíduos de queimas de outros locais no mesmo período (Schmidt et al., 2001).
Skjemstad et al. (1999) identificaram carvão em solos australianos e atribuíram a presença deste ao manejo do fogo pelos povos aborígines por milhares de anos. Em solos da Alemanha Schmidt et al. (1999) detectaram carvão finamente dividido, como o principal constituinte da matéria orgânica de Chernossolos.
Em solos brasileiros, quantidades significativas de carbono pirogênico são encontradas em solos com histórico de incêndios naturais ou provocados, como nos casos do Cerrado (Roscoe et al., 2001) e ambientes rupestres altimontanos (Benites et al., 2005). Outrossim de grande interesse são as chamadas Terras Pretas de Índio, que são solos de origem antropogênica existentes na Região Amazônica (Glaser et al., 2001; Madari et al., 2004; Cunha, 2005).

Conteúdo de carbono pirogênico nos solos

Estimativas globais da contribuição do carbono pirogênico para a composição da matéria orgânica do solo são menores do que 10% (Druffel, 2004). Na média, o carbono pirogênico representa de 1 a 6% do carbono total do solo (González-Pérez et al., 2004), porém ele pode atingir 18% (Glaser & Amelung, 2003) e 35% (Skjemstad et al., 2002) nas pradarias e solos agrícolas dos Estados Unidos, respectivamente; 30% em solos australianos (Skjemstad et al., 1999); até 45% em Chernossolos da Alemanha (Schmidt et al., 1999); até 65% em Chernossolos Canadenses (Ponomarenko & Anderson, 2001); e, em alguns solos contaminados, carbono pirogênico antrópico pode atingir 80% do carbono orgânico total (Schmidt et al., 1996). Entretanto esses valores podem estar superestimados devido a problemas nos métodos de determinação (Derenne & Largeau, 2001; Masiello, 2004; Simpson & Hatcher, 2004a,b).


Estudando o conteúdo de carbono pirogênico na forma de carvão em solos dos Estados Unidos, Skjemstad et al. (2002) observaram quantidades que variaram de 1,8 a 13,6g C kg-1 de solo, constituindo cerca de 35% do carbono total do solo. Em solos australianos, Skjemstad et al. (1996) observaram quantidades da ordem de 8g C kg-1 solo constituindo cerca de 30% do carbono total do solo. Aparentemente, os conteúdos de carbono pirogênico em solos australianos estariam dentro da média dos conteúdos observados em solos dos Estados Unidos.
Glaser et al. (2000 e 2001) mostraram que, em solos antrópicos da Amazônia (Terra Preta de Índio), a matéria orgânica consiste em, aproximadamente, 35% de carbono pirogênico ao longo do espesso horizonte A antrópico. Nos solos vizinhos às manchas de Terra Preta, os Latossolos com outros tipos de horizonte A, o carbono pirogênico ocorre somente nos primeiros centímetros do perfil constituindo cerca de 14% da matéria orgânica do solo. O estoque de carbono pirogênico dentro de 1m de profundidade nas Terras Pretas foi estimado por Glaser et al. (2001) como sendo 4 a 11 vezes mais que nos Latossolos sem horizonte A antrópico e aumentaram com o aumento do conteúdo de argila.

Taxas de produção de carbono pirogênico

A produção global de carbono pirogênico é da ordem de 50 a 270Tg ano-1 (1 Tg = 1012 g). Dessa produção mais de 80% permanece como resíduo nos solos (Kuhlbusch, 1998). Além disso, com o aumento das atividades humanas nos últimos tempos, a contribuição do carbono pirogênico proveniente da queima de combustíveis fósseis provavelmente tenderá a aumentar.


Globalmente, estima-se que 49 x106 Mg C é convertida à forma de carvão anualmente por queima da biomassa primária de florestas tropicais e limpezas de áreas em floresta secundaria, incluindo a derrubada para o cultivo (Fearnside, 2000). Isso reduz a emissão anual de gases na forma de CO2 em cerca de 2%.
O fluxo de carbono pirogênico para a atmosfera na forma de CO2 foi estimado por Griffin & Golberg (1975) como sendo da ordem de 5kg ha-1 ano-1. Essa quantidade é bem menor do que as emissões decorrentes de mudança no uso da terra e agricultura, que juntas emitem cerca de 0,15 a 0,16Pg (1 Pg = 1015g) de carbono. Essa baixa emissão está relacionada ao fato de que o carbono pirogênico é pouco biodegradado por microrganismos (Seiler & Crutzen, 1980), pois a sua oxidação a CO2 é muito lenta (Shneour, 1966; Smernik et al., 2000).
Na Região da Andaluzia, onde existe grande incidência de incêndios florestais, González-Pérez et al. (2002) estimaram, em escala regional, que cerca de 31.222Mg de material refratário pode ser formada devido às queimadas anuais, numa taxa de 1,8Mg ha-1 queimado. Do total de carbono pirogênico formado, cerca de 767 a 920Mg ano-1 seria emitido na forma de aerossol (fuligem) para a atmosfera e após algum tempo depositados e incorporados em sedimentos em todo o mundo. A maior parte do carbono pirogênico, cerca de 30.300 Mg ano-1, é incorporado aos solos, próximo ou distante dos locais das queimadas (González-Pérez et al., 2004).
Kuhlbusch et al. (1996) estimaram que entre 0,7% e 2,0% do carbono orgânico convertido a CO2 durante a queimada foi retido como carvão (carbono pirogênico) e que cerca de 10 a 26Tg ano-1 de carbono pirogênico foi formado em savanas devido à queima da biomassa. Entretanto, Skjemstad & Graetz (2003), usando a razão C/Si de materiais de plantas e depósitos de cinzas/carvão de incêndios recentes na Austrália, sugerem que a taxa de conversão pode ser muito mais elevada, podendo atingir a ordem de 4,0%.
Apesar da importância do carbono pirogênico, existem poucas informações sobre a taxa de produção de carvão em eventos de queimas naturais. No Brasil, poucos estudos foram dedicados ao assunto (Fearnside et al., 1993, 1999, 2001; Graça et al., 1999). Também estudos sobre a estrutura molecular e propriedades isotópicas dos materiais formados pela ação das queimadas em florestas são inexistentes.




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