terça-feira, 14 de outubro de 2014

ORIGEM DA ÁGUA NA TERRA

Por: Marcelo Domingos Leal

Fonte: http://www.diaadiarevista.com.br/

No começo dos anos 2000, alguns estudos foram publicados demonstrando que a água que hoje temos em nosso planeta, foi trazida para cá através de cometas, chamados de planetessimais ou protoplanetas. Segundo os cientistas estes corpos teriam se chocado com a Terra durante milhões de anos, abastecendo nossos então futuros mares e oceanos.
Porém, uma nova pesquisa lançada em fevereiro deste ano (2014), começa a trazer uma luz maior sobre a real origem da água no planeta. Esta pesquisa realizada pela Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá, em colaboração com colegas da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) e do Instituto de Astrobiologia da agência espacial norte-americana (Nasa), desenvolveram um modelo mais preciso para determinar a origem da água e da vida na Terra. Realizado no âmbito do projeto de pesquisa “Dinâmica orbital de pequenos objetos”, apoiado pela FAPESP, o modelo foi descrito em um artigo publicado no The Astrophysical Journal, da Sociedade Americana de Astronomia, e apresentado no dia 24/02/2014 no UK-Brazil-Chile Frontiers of Science.
Segundo este novo modelo, a crença de que apenas cometas tenham trazido a água para nosso planeta estaria desatualizada. A quantidade de água que esses objetos celestes, compostos de gelo, podem ter fornecido a Terra (baseado na medição da quantidade de deutério (o hidrogênio mais pesado) da água deles), revelaram, no entanto, que estes não foram as maiores fontes. Estes corpos não poderiam ter contribuído com uma fração tão significativa de água para o planeta como se estimava. As simulações computacionais dizem aos pesquisadores que esta contribuição foi de no máximo 30%.
Mas se apenas 30% da água que temos hoje chegou a Terra por estas vias, de onde veio o restante. Esta pesquisa e outras publicadas também no inicio dos anos 2000, sugerem que uma parte deste recurso possa ter vindo de outros objetos planetesimais (que deram origem aos planetas), como asteróides carbonáceos – o tipo mais abundante de asteróides no Sistema Solar –, por meio da interação com planetas e embriões planetários durante a formação do Sistema Solar. A hipótese foi confirmada nos últimos anos por observações de asteróides feitas a partir da Terra e de meteoritos (pedaços de asteróides) que entraram na atmosfera terrestre.

Outras possíveis fontes de água da Terra, também propostas nos últimos anos, são grãos de silicato (poeira) da nebulosa solar (nuvem de gás e poeira do cosmos relacionada diretamente com a origem do Sistema Solar), que encapsularam moléculas de água durante o estágio inicial de formação do Sistema Solar.

As pesquisas realizadas pela equipe conseguiram estimar a contribuição de cada um desses objetos celestes com base nesse “certificado de origem” da água encontrada na Terra, por meio de simulações computacionais. Além disso, conseguiram determinar qual o volume de água que cada uma dessas fontes forneceu e em que momento se deu esta contribuição durante a formação da Terra.

“A maior parte veio dos asteróides, que deram uma contribuição de mais de 50%. Uma pequena parcela veio da nebulosa solar, com 20% de participação, e os 30% restantes dos cometas”.


QUANTIDADE E DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO PLANETA

Toda a biota, assim como a maior parte dos ecossistemas terrestres, além dos seres humanos necessita de água doce para sua sobrevivência. Entretanto, cerca de 97,5% da água de nosso planeta está presente nos oceanos e mares, na forma de água salgada, ou seja, imprópria para o consumo humano e da maioria dos outros seres vivos. Dos 2,5% restantes, que perfazem o total de água doce existente, 2/3 estão armazenados nas geleiras e calotas polares. Aproximadamente 0,77% de toda a água está disponível para o nosso consumo, sendo encontrada na forma de rios, lagos, água subterrânea, incluindo ainda a água presente no solo, atmosfera (umidade) e na biota (Figura 1).



Figura 01 – Distribuição Água na Terra
Fonte: Ciência hsw UOL 

No nosso planeta, a água se apresenta em diferentes compartimentos, conforme mostra a Tabela 1 (USGS, 1999). A quantidade de água presente em cada um destes compartimentos, assim como o seu tempo de residência, varia bastante. Os oceanos se constituem no maior destes compartimentos, onde a água tem um tempo de residência de aproximadamente 3 mil anos. Eles são ainda a fonte da maior parte do vapor d’água que aporta no ciclo hidrológico. Sendo grandes acumuladores do calor oriundo do sol, os oceanos desempenham um papel fundamental no clima da Terra. O segundo maior reservatório de água do planeta são as geleiras e calotas polares. O continente Antártico contém cerca de 85% de todo o gelo existente no mundo. O restante pode ser encontrado no Oceano Ártico, Groenlândia e uma pequena parcela no cume das montanhas.

As águas subterrâneas encontram-se abaixo da superfície em formações rochosas porosas denominadas aquíferos. Estas águas têm influência e também são influenciadas pela composição química e pelos minerais com os quais estão em contato. Os aquíferos são reabastecidos pela água que se infiltra no solo e eventualmente flui para reservatórios que se localizam abaixo de seu próprio nível.

Corpos de água doce em contato direto com a atmosfera compreendem lagos, reservatórios, rios e riachos. Coletivamente, estas águas são chamadas de superficiais. A concentração de sais na água faz com que as águas superficiais sejam divididas em duas grandes categorias. Águas doces se distinguem de águas salinas pelo seu baixo conteúdo de sais, sendo normalmente encontradas em rios e lagos. O exemplo mais significativo de águas salinas é o das águas oceânicas. Via de regra, águas salinas apresentam níveis de cerca de 35 g.L-1 de espécies dissolvidas, entre as quais as predominantes são formadas por íons de sódio e cloreto. O encontro das águas doces e salinas resulta em regiões denominadas estuários. Nestas regiões, observa-se geralmente um gradiente de salinidade, cujos níveis aumentam à medida que se aproxima da foz do rio.

Finalmente, a atmosfera é o compartimento que contém a menor quantidade de água, além de ser aquele onde a água tem o menor tempo de residência, cerca de 10 dias. A atmosfera contribui para a precipitação, que em última instância é o meio através do qual a água que se evapora predominantemente dos oceanos é devolvida à terra. O ciclo hidrológico (Figura 2), através da evaporação das águas oceânicas e da precipitação, principalmente, é responsável pela reposição da água doce encontrada no planeta (Manahan, 1997).


 Figura 02 – Ciclo Hidrológico. Fonte: http://www.estudopratico.com.br

Contudo, como todos nós sabemos, a ocorrência de chuva no planeta se dá de forma bastante diferenciada. Regiões com regimes de precipitação bastante abundantes dão suporte a densas florestas. Outras regiões têm ocorrência de chuvas praticamente nula e se constituem em desertos. Em virtude disto, podemos imaginar volumes bastante variáveis de água circulando sobre diferentes regiões do globo. Em regiões com índices elevados de ocorrência de chuva, existe água suficiente para toda a biota natural, assim como para os seres humanos. Entretanto, em regiões mais secas, especialmente aquelas com elevada densidade populacional, existe um número crescente de conflitos em função das necessidades humanas e naturais.

DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO PLANETA
RESERVATÓRIOS
VOLUME, KM3
PERCENTUAL, %
Oceanos
1.320.305.000
97,24
Geleiras e Calotas Polares
29.155.000
2,14
Águas Subterrâneas
8.330.000
0,61
Lagos
124.950
0,009
Mares
104.125
0,008
Umidade do Solo
66.640
0,005
Atmosfera
12.911
0,001
Rios
1.250
0,0001
Total
1.358.099876
100

 Tabela 1 – Percentual Água na Terra. Fonte: Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola

Mas, se temos a noção e os dados de como a água está distribuída no planeta, como podemos quantificar a sua distribuição nos continentes e nos fragmentos de territórios criados pelo homem, os países. Na figura 03 abaixo, podemos analisar como a água está dividida entre os continentes, e podemos imaginar como isto afeta os 191 países reconhecidos pela ONU (não constam neste número Taiwan, que não é reconhecido pela China e o Vaticano), conforme a sua localização.

 Figura 03 – Distribuição relativa dos recursos hídricos no planeta. Fonte: Conexão Química

Na figura acima fica evidente que a distribuição de água doce no planeta é desigual, e isto afeta diretamente a população dos países que estão principalmente em continentes como a África, a Oceania e a América Central. Aliada a esta distribuição irregular deste recurso, podemos ver na figura 04 abaixo, que a escassez de água não se dá apenas pela falta deste recurso, mas também por questões econômicas e políticas.


Figura 04 – Distribuição e Disponibilidade de Água.  Fonte:Blog Profa Rosemary Cintra

Esta falta de recurso hídrico causou e ainda vem causando conflitos entre governos de cidades, estados e países, espalhados pelo planeta. Abaixo alguns dos mais interessantes destes conflitos pelo controle deste bem, que segundo muitos estudiosos será o estopim para a 3° Guerra Mundial.
  • 1924 Califórnia, Estados Unidos – O aqueduto de Los Angeles foi bombardeado durante sua construção, na tentativa de impedir que a água do Owens Valley fosse desviada para abastecer a cidade de Los Angeles.
  • 1965-1967 Israel e Síria – Conflito armado gerado por obras efetuadas pela Síria para o desvio das nascentes do rio Jordão, o que supostamente iria causar um colapso no abastecimento do aqueduto nacional de Israel. Houve fogo cruzado até que a Síria suspendeu as obras em meados de 1966, sendo que Israel destruiu esta mesma em 1967.
  • 1990 África do Sul – Depois de seguidos protestos contra a falta de saneamento e condições de vida, políticos pró-apartheid cortaram o fornecimento de água para um bairro onde moravam 50 mil negros.
  • 1999- 2000 Namíbia, Botsuana, Zâmbia – Disputa entre estes países pelo acesso a água do rio Zambezi. O conflito foi julgado na Corte Internacional de Justiça, em Haia, na Holanda
  • 2001 Chile, Bolívia – Conflito entre estas nações pelo direito de uso da água do rio Lauca.

Além dos conflitos pela água, a água durante a história da humanidade também tem sido utilizada como arma, e abaixo estão listados alguns conflitos que usaram a água como arma.

  • Vietnã 1959-1976, Trilha Ho Chi Minh – Esta trilha que abastecia o exécito comunista Vietcong com munição, armas e suprimentos afins, cortava o Laos e o Camboja, sem que houvesse confrontos desnecessários com as tropas capitalistas. Nestas trilha, muitas armadilhas usando a água da plantação de arroz para esconder lanças, ou buracos coberto por água na floresta foram usados pelos vietnamitas. Além disso, as altas taxas pluviométricas eram uma arma do exécito viecong
  • 1970 Argentina, Brasil e Paraguai – O anúncio da construção da Usina Hidrelétrica de Itaipu, uma parceria entre Brasil e Paraguai, utilizando o rio Paraná como base, causou reações não muito amigáveis do governo argentino. Este mesmo declarou que a construção da usina iria inviabilizar a construção da Represa de Yacyretá em seu território, além de provocar sérios danos ambientais. Outro agravante é que esta barragem poderia ser usada como arma caso os dois países entrassem em conflito armado, e toda a água do Lago de Itaipu iria inundar cerca de 40% do território argentino.


COMO USAMOS A ÁGUA

Quando ligamos a torneira em nossas casas, temos a impressão que este é o único meio do qual utilizamos água. Porém, o uso de água por um indivíduo pode estar relacionado comm várias práticas. Vejamos quais são estas:

A utilização da água pelo homem depende da sua disponibilidade, da realidade socioeconômica e cultural, das formas de captação, tratamento e distribuição. Os principais usos da água são:

Abastecimento público – uso mais nobre da água – subdividido em uso doméstico (como fonte de vida, bebida, no preparo de alimentos, higiene pessoal, limpeza na habitação, irrigação de jardins e pequenas hortas particulares, criação de animais domésticos, entre outros) e público (moradias, escolas, hospitais e demais estabelecimentos públicos, irrigação de parques e jardins, limpeza de ruas e logradouros, paisagismo, combate a incêndios, navegação, etc). 
Industrial – como matéria-prima, na produção de alimentos e produtos farmacêuticos, gelo e etc, em atividades industriais onde a água é utilizada para refrigeração, como na metalurgia, para lavagem nas áreas de produção de papel, tecido, em abatedouros e matadouros, etc e em atividades em que é utilizada para fabricação de vapor, como na caldeiraria, entre outros. 
Comercial – em escritórios, oficinas, nos centros comerciais e lojas, em bares, restaurantes, sorveterias, etc. 

Agrícola e pecuário – na irrigação para produção de alimentos, para tratamento de animais, lavagem de instalações, máquinas e utensílios 

Recreacional – Em atividades de lazer, turismo e socioeconômicas, nas piscinas, lagos, parques, rios, etc. 

Geração de energia elétrica – Na produção de energia através da derivação das águas de seu curso natural. 

Saneamento – Na diluição e tratamento de efluentes.

Estes usos da água citados acima também podem ser sintetizados de uma forma mais simples, como no quadro abaixo, que nos mostra como a água é utilizada por três importantes setores da nossa sociedade.


Figura 05 – Uso da Água por Região e Setor. Fonte: Planeta Orgânico
 


PEQUENA HISTÓRIA DA ÁGUA

Se a água está em nosso planeta há mais de 3 bilhões de anos, e foi fundamental para o surgimento e manutenção da vida no planeta, para nós seres humanos ela vem sendo de suma importância a poucos milhares de anos, tempo de surgimento da nossa espécie.

Há milhares de anos, dez sóis aqueciam terrivelmente a Terra, e então fora chamado um grande arqueiro que atirou suas flechas certeiras e derrubou nove dos dez enormes planetas de fogo, impedindo assim que toda a nossa água se perdesse.

Esta lenda chinesa, assim como tantas outras pelo mundo afora, tentava ensinar a importância da água aos povos, para que soubessem como usá-la com parcimônia. Pela história passaram dezenas de deuses d’água, adorados por muitas religiões, mas hoje, principalmente nas grandes metrópoles, essa importância foi deixada de lado. “Apenas culturas “modernas” avançadas, guiadas pela ganância e convencidas de sua supremacia sobre a natureza, não reverenciam a água”, diz um trecho do livro “Ouro Azul”, de Tony Clarke e Maude Barlow, que estiveram em Porto Alegre para a terceira edição do Fórum Social Mundial em 2005. “A menos que mudemos nosso comportamento drasticamente, entre metade e dois terços da humanidade estará vivendo com severa escassez de água doce nos próximos 25 anos” dizem T. Clarke e M. Barlow.

A distribuição e a disponibilidade de água potável (do latim potabìlis = “que pode ser bebido”; do grego potamós = “torrente, água que se precipita; rio”), determinou numerosos aspectos da vida econômica, sociocultural e histórica das civilizações antigas. As primeiras civilizações surgiram ao longo de rios e de seus deltas interiores e marítimos. Foi assim no rio Nilo, no Ganges, Tigre e Eufrates, no Mecong, no Iguaçu, Solimões, Colorado, no Jordão, entre outros. Mas não foi fácil lidar com essa água, e muitas civilizações beneficiadas por rios também sofreram com enchentes, secas, salinização das áreas irrigadas, proliferação de mosquitos e doenças causadas por veiculação hídrica. Uma das regiões mais famosas é a do Crescente Fértil, que se constituía numa região do Antigo Oriente excelente para agricultura, exatamente num local onde a maior parte das terras vizinhas era muito árida para qualquer cultivo. O Crescente Fértil começa na costa leste do Mar Mediterrâneo, tomando a forma de uma meia-lua e avançando na direção do Golfo Pérsico. Algumas das terras mais ricas do Crescente Fértil situavam-se na faixa estreita entre os rios Tigre e Eufrates, que os gregos chamavam de “terra entre rios”, nascia então o nome Mesopotâmia. As primeiras civilizações urbanas que manipularam a água para benefício de uma população surgiram nesta região. Com o surgimento destas conseguimos ter noção de uma fração da cronologia sobre a história d’água em nosso planeta a partir dos povos antigos, veja a mesma:

  • Primórdios (a.C.): Potes de barro não cozidos surgiram por volta de 9.000 a.C, e a cerâmica propriamente dita aparece cerca de 7.000 a.C. passando a ser fundamental para o incremento da capacidade de armazenamento da água pelos povos primitivos. Com a formação de sociedades cada vez mais complexas, a irrigação começa a ser utilizada em 5.000 a.C., na Mesopotâmia, na China e no Egito, e nessa altura já se obtinha habitualmente água doce a partir de poços, utilizando-se um balde (embora a maior parte dos aldeamentos se situasse perto de rios).

O sarilho (figura abaixo) e dispositivos semelhantes eram utilizados para aumentar a rapidez da retirada de água dos poços. Juntamente a estas novas tecnologias, os canais de drenagem que recuperam áreas pantanosas do delta do Nilo e dos rios Tigre e Eufrates também tiveram importante papel para as civilizações antigas.


Figura 06 – Sarilho. Fonte: http://aguasdivertidas.ccems.pt

E quanto à distribuição e armazenamento deste recurso? A primeira represa para armazenar água foi construída no Egito em 2.900 a.C. pelo faraó Menes para abastecer a capital, Memphis, e a primeira represa de pedra foi construída pelos assírios em 1.300 a.C. Um sistema eficiente de distribuição de água surgiu em 2.500 a.C. no Vale do Indo, na Índia, e abastecia a cidade de Mohenjo-daro, sendo que este sistema incluía canais para levar água até as casas, além de um sistema completo de coleta de esgoto.

Outro grande avanço em questão de distribuição d’água foram os aquedutos, que são conhecidos da humanidade a milhares de anos. Em 700 a.C. Ezequiel, rei de Judá, construiu o primeiro aqueduto para abastecer Jerusalém, e Senaqueribe da Assíria em 691 a.C., constrói um canal de 80 km e um aqueduto para abastecer a cidade de Nínive. Porém os maiores e mais surpreendentes aquedutos foram os construídos pelos romanos. Christer Bruun, professor de arte clássica na Universidade de Toronto, Canadá, diz que “Os antigos aquedutos romanos eram monumentais maravilhas tecnológicas e arquitetônicas, mesmo quando comparadas às realizações modernas”. Tais aquedutos transportavam água fresca por 90 Km para abastecer uma cidade com mais de um milhão de habitantes, além de que os romanos também separavam a água potável da que era usada para limpar o sistema sanitário.

  • Era Moderna (d.C): As primeiras cidades europeias começam a construir sistemas de abastecimento de água, e o primeiro a ser descrito em 1550, foi o de Ausburgo (figura abaixo) na Baviera (Alemanha). Neste sistema eram utilizadas noras que acionavam parafusos de Arquimedes, os quais elevavam a água até torres altas, aonde esta era canalizada para as residências dos consumidores. No século XVII em Marly, na França, deu-se por terminado um sistema hidráulico extraordinário. Este era acionado por uma série de noras gigantes, desenvolvendo cada uma delas uma força superior a 100 HP (cavalos força), o que facilitou extraordinariamente a retirada de água de poços.

Figura 07 – Sarilho. Fonte: http://aguasdivertidas.ccems.pt

Mas até meados de 1800 a água era apenas retirada e distribuída, e não tratada. Devemos observar que neste período a revolução industrial está a todo vapor, e os rios já começam a ser usados como canais de detritos, o que impossibilitava o consumo imediato da água em algumas regiões. 

Observando este problema, em 1791 James Peacock demonstrou que a água poderia ser filtrada com uma simples ação, deixando a mesma infiltrar-se em um leito de areia, e de pedras com diferentes tamanhos. A água foi pela primeira vez desinfetada com cloro em Dami, na costa italiana do Mar Adriático, como medida de proteção contra as doenças, e o flúor teve sua participação na purificação da água apenas em 1951. A primeira Estação de Tratamento da Água (ETA) foi construída na Inglaterra, na cidade de Londres, em 1829, e filtrava a água do rio Tamisa utilizando apenas um processo físico, a filtração por areia. Desde então as tecnologias para tratamento de água estão cada vez mais avançadas e hoje além de Estações de Tratamento de Afluentes ou Água (ETA’s), contamos também com Estações de Tratamento de Efluentes ou Esgoto (ETE’s).

A água sabe de sua importância para a humanidade há séculos e vive sorrindo dos planos e teorias de economistas, políticos, sociólogos e engenheiros para dominá-la. Basta uma seca, uma chuva torrencial ou uma inundação para produzir resultados mais espetaculares do que guerras, investimentos ou novas tecnologias. Sociedades inteiras desapareceram nas Américas, e em outras partes do mundo, por desequilíbrios ambientais, como os povos da Ilha de Páscoa e os maias, por exemplo. Um período de secas, de origem climática, acabou com a Civilização Maia, proporcionando um banho de sangue a partir de sacrifícios humanos. Muitas culturas não foram capazes de fazer face a pequenas flutuações climáticas, ligadas ao fenômeno conhecido como El Niño (o Menino), como na história da Civilização Moche no Peru, ou a um ataque generalizado de pragas ou novas enfermidades potencializadas por secas ou inundações. Alguns anos de seca e uma pitada de imprevidência humana e eis o Brasil mergulhado num “apagão” devido sua imensa dependência da energia hidroelétrica. Qual seria o resultado de cinco anos ininterruptos de seca sobre o abastecimento em água da cidade de São Paulo ou sobre a geração e o fornecimento de energia no Brasil?

Esses fatores colocam os seres humanos como dependentes da água como nenhuma outra espécie do planeta, e cuidar dela faz-se necessário para nossa sobrevivência.


REFERÊNCIAS


GRASSI, M. T. As Águas do Planeta Terra - Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola. Edição Especial, Maio 2001. UFPR – PR.

ARAUJO, L. M.; FRANÇA, B.; POTTER, P. E. Aqüífero Gigante do MERCOSUL no Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai: Mapas hidrogeológicos das Formações Botucatu, Piramboia, Rosário do Sul, Buena Vista, Misiones e Tacuarembó. UFPR e PETROBRÁS, 16 p. Curitiba, Paraná - Brasil.

BARROS, C.; PAULINO, W. R. O Corpo Humano.  7ª série. Editora ática. São Paulo, 2004.

SOARES, J. L. Biologia: Volume 1 - 8ª edição. Editora Scipione. São Paulo, 1999.

KASTING, J. F. Origens da Água na Terra. Scientific American Brasil – Novas Luzes sobre o Sistema Solar. N°9 – Edição Especial, p. 30-35 fev./mar. 2005. 

ANA. Regiões Hidrográficas. Acesso em: 2014. Disponível em: http://www.ana.gov.br

INFO Abril. Pesquisadores Desenvolveram Modelo sobre Origem da Água na Terra. Acesso em: 2014. Disponível em: http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/2014/02/pesquisadores-desenvolvem-modelo-sobre-a-origem-da-agua-na-terra.html

Rede das Águas – Usos da Água. Acesso em 2014. Disponível em: http://www.rededasaguas.org.br/questao-agua/usos-da-agua/

Planeta Orgânico – Uso da Água na Agricultura. Acesso em 2014. Disponível em: http://planetaorganico.com.br/site/index.php/uso-da-agua-na-agricultura/
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