LSN_5897 5-Gases Do Solo

Gases do solo

Gases do solo

Principais gases do solo

Fontes de emisso de GEE

Potencial de aquecimento global

Concentraes na atmosfera e evoluo

Mecanismos de produo de CO2

Tcnicas de medies

Mecanismos de produo e consumo de CH4

Mecanismos de produo e consumo de N2O

Inventrio dos GEE





Gases do solo


Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

Pluviolixiviados

GasesGasesLiteiraLiteira

Gases do solo: CO2 CH4 N2O

ExsudatosExsudatos

RazesRazes

Nvel do solo

C orgnico dissolvido

Macro/mesofaunaMicrorganismos

Agrossistema

N2O, NO, NO2, N2 (NxOy)

CO2, CH4, CO, C2H2


Ecossistema Natural


CO2, CH4, CO, C2H2

N2O, NO, NO2, N2 (NxOy)

Outros gases(dependendo da origem dos insumos)

H2Ov, H2S, outros

Processos:Mineralizao da MOS via microrganismosRespirao de razes Processos fsicos e qumicos

Processos:Mineralizao da MOS via microrganismosRespirao de razes Processos fsicos e qumicos

H2Ov, H2S, outros

INSUMOSINSUMOS

Principais gases do soloGases do solo: CO2 CH4 N2O

Gases do Efeito Estufa(GEE) CO2 CH4 CO C2H2

N2O NO NO2 N2 (NxOy)GEE includos no

H2Ov H2S outrosGEE includos no

Protocolo de Quioto







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

Oxignio20%

Argnio 1%

outros (0,04%)

As concentraes na atmosfera


Nitrognio 78%

H2Ovap1%

outros (0,04%)~ 400 ppm

380 ppmvCO2NeNeHeHe

As atividades humanas mudaram as concentraes dos GEE


As concentraes na atmosfera

... e tambm os elementos ultra-traos (ppt): HFC, PFC, SF6

outros (0,04%)~ 400 ppm

HeHeCH4KrKrHH22

1,75 ppmv

N2O 0,3 ppmv

Evoluo das concentraes

Dixido de Carbono


Metano



xido Nitroso



FIXAOTERRESTRE

LQUIDA-1,4 0,7

ATMOSFERA730

ATMOSFERA

+3,2 0,1 6,3 0,6Combustveis fsseis

industriase cimento

CO2Gases do solo: CO2 CH4 N2O

-1,7 0,5

Valores em Pg (1015g) ou bilhes de t de C

6,3 0,6

ATMOSPHRE730

ATMOSFERA+3,2 0,1

?

?

?+?=-1,4

Combustveis fsseisindustriase cimento


-1,7 0,5Mudanasno uso da terra

Agricultura


ATMOSPHRE730

ATMOSFERA+3,2 0,1-2,3 1,3

+1,6 0,8

?+?=-1,4

Combustveis fsseisindustriase cimento

-2,3 + 1,6 = -0,7


+1,6 0,8


Mudanasno uso da terra

Agricultura

Esgoto +25Industrias +105Aterros +35

ATMOSFERAATMOSFERA

+25

+60+105+40 +20Zonas midas

+150

CH4Gases do solo: CO2 CH4 N2ODestruio natroposfera: -470

ARROZAIS

guas +25

Valores em Tg (1012g) ou milhes de t de C


-30Agricultura

Industrias +2,5+3,5+0,4*

+1,0

ATMOSFERAATMOSFERA

+3,8

N2OGases do solo: CO2 CH4 N2O

Fotodissociao-12.6

+6,0

guas +3,0

Valores em Tg (1012g) ou milhes de t de N


Agricultura

Solo







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

AGRICULTURA

20%CH4

N2O 2

1

0CO2 CH4 N2O

1,4 0,20,7 0,2

0,15 0,05


INDSTRIAS E QUEIMA DE

COMBUSTIVEISFSSEIS

MUDANASNO USO

DA TERRA

66% 14%

CO2

5% do CO5% do CO

AGRICULTURA

20%

Agricultura e Agricultura e

2

1

0CO2 CH4 N2O

1,4 0,20,7 0,2

0,15 0,05


17% do CO25% do CH410% do N2O



MUDANASNO USO

DA TERRA

14%

Agricultura e Mudana no uso da terra


Agricultura e Mudana no uso da terra


GlobalGlobal

Fontes de emisso de gases do efeito estufa (GEE)

Agricultura e Mudana no Uso da Terra

BrasilBrasil


Global22% do CO255% do CH480% do N2O

Global22% do CO255% do CH480% do N2O

Brasil75% do CO291% do CH494% do N2O

Brasil75% do CO291% do CH494% do N2O







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

PAG do CO2 = 1

Potencial de Aquecimento Global (PAG)Global warming potential (GWP)

Os GEE no tm o mesmo efeito sobre o balano energtico global


Gs de referncia = CO2

PAGx = ax x

aCO CO2 2

ax (W/m2/kg): capacidade de absoro da radiao IV pelo gs xx (ano): tempo de residncia do gs x CO2 (ano): tempo de residncia do CO2

aCO2 (W/m2/kg): capacidade de absoro da radiao IV pelo CO2

Potencial de Aquecimento Global (PAG)

PA

Gs de referncia: CO2

x (ano): tempo de residncia do gs x


AG

CO2 (ano): tempo de residncia do CO2

TEMPO DE RESIDNCIA(Anos): 200 12-17 120

CO2 CH4 N2O

Potencial de Aquecimento Global (PAG)CO2 CH4 N2O

1 23 296

SF622 200

SF5CF317500

CFCHCFCHFC

5000-14000

1500-4000

3000-9000


Tonelada de CO2 equivalente (tCO2-eq)(unidade usada para comparar os gases do efeito estufa)

1 tonelada de CH1 tonelada de CH44 = 23 tCO= 23 tCO22--eqeq1 tonelada de N1 tonelada de N22O = 296 tCOO = 296 tCO22--eq eq

Potencial de Aquecimento GlobalCO2 CH4 N2O

1 23 2961 kg CH4 = 23 kg CO2eq1 kg N2O = 296 kg CO2eq

CO2 Equivalente

C Equivalente


C Equivalente1 kg C-CH4 = 8,4 kg Ceq1 kg N-N2O = 126,9 kg Ceq







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE


Oxidao de compostos orgnicosem condies aerbicas

Razes vivas

Micorrizas e microfauna associada

rizosfera

Micro- e macrofauna do

solo

Mecanismos de produo de CO2 no solo

em condies aerbicas

Respirao das razes

Processos qumicos

COCO22

Oxidao bioqumica pelos microrganismos


MicrorganismosMicrorganismos

CO2 + 2H2O + energia (478 kJ mol-1 C)(C, 4H) + 2O2R oxidaoenzimtica

MATRIA ORGNICA DO SOLO

Respirao pelas razesBiomassa Area

Crescimento vegetal

Utilizado pela partearea

Respiraoarea

Fotossnteseaparente

COar

2


BiomassaMicrobiana

Massade Raiz

Translocao para as razes (floema)

COsolo

2

Ganho lquido de carbono pelas folhas

Usado pelamicrofloraUsado pelas razes Exudadopelas razes

Crescimentoda raiz

Crescimentomicrobiano

Respiraoda raiz

Respiraomicrobiana

Oxidao de compostos orgnicos em condies aerbicasProduo de CO2

Respirao pelas razes

Crtica:Nas medies convencionais os dois processos so captados


so captados

Liteira

Respirao de razes

Mineralizao MOS via microrganismos Respirao

de razes

Cmara







Tcnicas de medies

Mecanismos de produo e consumo de CH4Mecanismos de produo e consumo de N2O

Inventrio dos GEE

Produo e consumo de CH4 pelo solo

3. Estoques, entradas e sadas3. Estoques, entradas e sadas

ProcessosProcessosMetanognese (Bactrias): Eh < -200 mV


C6H12O6 3 CO2 + 3 CH4

Metanotrofia (Bactrias - enzima mono-oxidase) :CH4 +2 O2 CO2 + 2 H2O


Produo, consumo e transferncia de CH4 para a atmosfera (arroz)



CH4CO2

25-54 Mt CH4 ano-1

Brasil, 1995: 0,3 Mt CHBrasil, 1995: 0,3 Mt CH44


Produo, consumo e transferncia de CH4 para a atmosfera (arroz)

Produo de CH4

Oxidao de CH4

CH4

emissesClulas aerferasbolhasdifuso

lixiviao

Mosier et al., 1998







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE


Produo e consumo de N2O pelo soloPerdas de Nitrognio por desnitrificao

Nitrato nitrito N2Ooxidao

Reaes qumicasno biolgicas

ons


Nitrato N2ONON2

organismos

Redues bioqumicasons

Produo de N2O = f( pO2 , Temperatura, C/N, pH)

100

Nitrificao

Desnitrificao%

d

e

a

t

i

v

i

d

a

d

e

m

i

c

r

o

b

i

a

n

a

m

x

i

m

a


Produo e consumo de N2O pelo solo

50

00 10050

Amonificao

% da porosidade com gua

%

d

e

a

t

i

v

i

d

a

d

e

m

i

c

r

o

b

i

a

n

a

m

x

i

m

a

Brady & Weil, 1999


Nitrato N2ONON2

organismos

Bactrias anaerbicas facultativasHeterotrficasPseudomonas

BacillusMicropopus

ons


Perdas de Nitrognio por desnitrificao

MicropopusAchromobacter

AutotrficasThiobacilus denitrificans

Heterotrficos = obtm suas energias atravs da oxidao decompostos orgnicos

Autotrficos = obtm suas energias atravs da oxidao desulfetos

Fluxo de gases no contexto dos ecossistemas

Trocas gasosa entre superfcies e a atmosfera depende de: produo e consumo dos gases por processos microbianos

Gases com carbonoGases com carbono

Em condies aerbicas: Produo de CO2 e consumo de CH4

3. Estoques, entradas e sadas3. Estoques, entradas e sadasGases do solo: CO2 CH4 N2O

Gases com nitrognio Gases com nitrognio

Em condies aerbicas: Processos de nitrificao: NO e N2O

Em condies anaerbicas:Processos de desnitrificao: NO, N2O e N2

Gases com carbonoGases com carbonoProduo de CO2 e consumo de CH4

Em condies anaerbicas:Produo de CH4







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

TROCAS GASOSAS ENTRE O SOLO E A ATMOSFERA principais tcnicas de avaliao

Sistema de absoro em soluo alcalina (CO2)


Sistema de absoro em soluo alcalina (CO2)

Sistema fechado ou com cmaras estticas

Sistema de torres (LBA): Eddy correlation

Sistema de cmaras abertas

TROCAS GASOSAS ENTRE O SOLO E A ATMOSFERA principais tcnicas de avaliao

Sistema fechado, com cmaras estticasSistema fechado, com cmaras dinmicasFluxo do gas = taxa de aumento da concentrao do gs dentro de


Fluxo do gas = taxa de aumento da concentrao do gs dentro de uma cmara isolada, colocada sobre a superfcie do solo por um perodo conhecido de tempo.

Sistema de absoro em soluo alcalina

HCl (0,1 M)CO2

Sistema fechado, com cmaras estticas3. Estoques, entradas e sadas3. Estoques, entradas e sadasGases do solo: CO2 CH4 N2O

CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O

Titulometria

NaOH (0,05 M)NaOH0,05 M

T0 LiteiraTampa

Sistema de amostragem em seqncia

Sistema fechado, com cmaras estticas


T5 T10 T20 T0 T5 T10 T20 T0 T5 T10 T20

TampaBaseCmara

Sistema fechado ou com cmaras estticas

SISTEMA DE COLETA


Tampa

Base

T1 T2 TnT3......Seringas hermticaspara coleta de gases

Cmara de incubao

Quantificao dos gases em laboratrioCROMATOGRAFIA GASOSA

[ ppm]


Detectores:ECD (captura de e-) - CO2 e N2OFID (ionizao chamas) - CH4

T0 T5 T10 T20

T0 T5 T10 T20

[ ppm]

Quantificao de CO2 (IRGA) e NO (quimioluminescncia) em campo Sistema fechado, com cmaras dinmicas

CO


CO2

NO

entrada da amostra

Fotmetro no Infra-Vermelho

Infra-Red Gas Analyser (IRGA)


sada da amostra

amostra

refernciafonte

IV

- Cada gs tem absoro de energia caracterstica na regio do IV;- Gs referncia no absorve IV (ex: N2);- Energia da luz IV absorvida pela amostra. Atenuao comparada com a referncia;- A diferena proporcional quantidade de gs da amostra.

Sistema micrometeorolgico Fluxo do gs = estimado por tcnica de Eddy-covarincia

Sistemas de Eddy-covarincia medem a direo tridimensional do vento e da concentrao de gases (CO2 e H2O).


gases (CO2 e H2O).







Tcnicas de medies



Inventrio dos GEE

3 grandes partes

Circunstncias nacionais

Inventrio brasileiro das emisses antrpicas por fontes e remoes


Apresentada em Novembro 2004, mas situao de 1994

antrpicas por fontes e remoes por sumidouros de GEE

Descrio das providncias previstasou tomadas para a implementao daConveno-Quadro das Naes UnidasSobre mudanas climticas no Brasil

3 grandes partes

Circunstncias nacionais

Inventrio brasileiro das emisses antrpicas por fontes e remoes


antrpicas por fontes e remoes por sumidouros de GEE

Descrio das providncias previstasou tomadas para a implementao daConveno-Quadro das Naes UnidasSobre mudanas climticas no Brasil

Apresentada em Novembro 2004, mas situao de 1994

6 setores de atividades

Inventrio brasileiro das emisses antrpicas por fontes e remoes por sumidouros de GEE


ENERGIA PROCESSOSINDUSTRIAIS

USO DE SOLVENTES OUTROS PRODUTOS

AGROPECURIA MUDANAS NO USO DA TERRA E FLORESTAS

TRATAMENTO DE RESDUOS

Sntese das emisses/remoes de GEESntese das emisses/remoes de GEE

Sumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por setorSumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por setor

Sumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por gsSumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por gs

N2OCO2 CH4

FlorestasFlorestas PecuriaPecuria AgriculturaAgricultura

Emisses e Remoes (-) em Gg pelas FLORESTAS (1994)

919.900 1.805 12

CO2 CH4 N2OSUBSETOR

Desmatamento

CO2eq

964.967

- 43.740

- 197.400

678.760 1.805 12

Abandono

Reflorestamento

TOTAL (lquido)

- 43.740

- 197.400

723.227

Emisses em Gg pela PECURIA (1994)

215.7769.381,56

CO2 CH4 N2OSUBSETOR

Fermentao entrica

Manejo de dejetos

CO2eq

8.550371,74

9.753,30 231,45

Animais em pastagem

TOTAL

3.833

64.676

292.835

Esterco como fertilizante 12,95

218,50

Emisses em Gg pela AGRICULTURA (1994)

CO2 CH4 N2OSUBSETOR

Decomposio MOSDecomposio MOSCalagem

CO2eq

Cultivo de arrozQueima resduos agrcolas

(solos minerais)

(solos orgnicos)

132,6 6,60283,0

7.000

22,53

46.396

6.5097.000

6.669

46.396

26,39

TOTAL

Queima resduos agrcolasFertilizantes sintticosFixao biolgica NResduos de colheitaVolatilizao/deposio atm. NLixiviao/escoamento sup. N 105,00

26,8043,09

20,76132,6 6,60

53.396 415,6 251,17

7.811

31.0807.933

12.755

6.1455.004

137.302

FLORESTAS 723.227

CO2eq(Gg em 1994)

EMISSES E REMOES POR SETOR

AGRICULTURA

PECURIA 292.835

137.302

Converso de florestas em outros usos Fermentao entricaFermentao entrica Manejo dejetos animaisManejo dejetos animais Animais em pastagem Esterco

Decomposio MOS (solos minerais)

Decomposio MOS (solos Orgnicos) Cultivo de arroz

Queima de resduos agrcolasCalagem

Distribuio relativa (%) das emisses dos 3 setores

70 15 0,6 4,6 0,3

Volatilizao e subseqenteDeposio atmosfrica de N

Lixiviao e escoamentosuperficial de NFertilizantes sintticos Fixao biolgica N Resduos de colheita

3,3 0,5 0,5 0,5 0,3

0,4 0,6 0,9 0,6 2,1

Converso de florestas em outros usos Fermentao entricaFermentao entrica Manejo dejetos animaisManejo dejetos animais Animais em pastagem Esterco

Decomposio MOS (solos minerais)

Decomposio MOS (solos Orgnicos) Cultivo de arroz

Queima de resduos agrcolasCalagem

50 2 15 0,9

Distribuio relativa (%) das emisses da agropecuria (excluindo desmatamento)

Volatilizao e subseqenteDeposio atmosfrica de N

Lixiviao e escoamentosuperficial de NFertilizantes sintticos Fixao biolgica N Resduos de colheita

11 1,5 1,6 1,5 1,1

1,4 1,8 3 1,8 7,2

Florestas Pecuria EnergiaResduosProcessos industriais


Agricultura

Emisso lquida em COEmisso lquida em CO22eq (Gg em 1994)eq (Gg em 1994)2.66422.021 17.261137.302292.835723.227

Florestas Pecuria EnergiaResduosProcessos industriais


Agricultura

Contribuio relativa (em %) da emisso lquida em COContribuio relativa (em %) da emisso lquida em CO22eqeq0,21,8 1,511,524,560,5

96,5

Sntese das emisses/remoes de GEESntese das emisses/remoes de GEESumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por setorSumrio das emisses e remoes antrpicas de GEE por setor


N2OCO2 CH4

FlorestasFlorestas PecuriaPecuria AgriculturaAgricultura

Mudana no uso da terra e florestas Energia

Processos industriais

COCO22


19901990 77% 21% 2%

TOTAL TOTAL (Gg CO(Gg CO22))

979.000979.0001.030.0001.030.000

Variao 1990-1994 5%

19941994 75% 23% 2%


Emisses de CO2 (1994)

Mudana no uso da terra e florestas

CHCH44Agropecuria EnergiaResduos


19901990 77% 6% 4%

TOTAL TOTAL (Gg CH(Gg CH44))

12.30012.30013.20013.200

Variao 1990-1994 7%

19941994 77% 6% 3%13%14%

Emisses de CH4(1994)


Mudana no uso da terra e

florestasAgropecuria EnergiaResduos

NN22OOProcessos industriais


19901990 92% 2% 2%

TOTAL TOTAL (Gg N(Gg N22O)O)

490490550550

Variao 1990-1994 12%

19941994 92% 2% 2%2%2%

2%2%

Emisses de N2O (1994)


INCERTEZA DAS ESTIMATIVAS

CO2

N2O

Mais informaes: www.mct.gov.br/clima


600

700

800

900

1000

1100M

t

C

O

2

e

q

CO2CH4N2O

74%

16%

10%

Share of Brazilian emissions in 1994

0

100

200

300

400

500

Energy IndustrialProcesses

Agriculture Land-Use Changeand Forestry

Waste

M

t

C

O

74%

Top sub-sector emissions contributors for the year 1994

Forest and Grassland Conversion

993 Mt CO2-eq56.3% Fossil Fuel

256.3%

240 Mt CO2-eq13.6%

Fossil FuelCombustion

Enteric Fermentation, CH4

197 Mt CO2-eq11.3%

Soils N2O148 Mt CO2-eq

8.4%

Data sources

2000-2005 data

Methodology for update

Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR)

Methodology for update

Livestock Paddy rice Residues burning N2O-Soils Cerrado burning

Abandoned land Planted forests Soils CO2

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300M

t

C

O

2

e

q

CO2CH4N2O

78%

14%

8%

Share of Brazilian emissions in 2005

0

100

200

300

400

500

Energy IndustrialProcesses

Agriculture Land-Use Changeand Forestry

Waste

M

t

C

O

16.7%

66.5%

1.7% 22.0% 58.4% 1.2%

4.3% 13.8% 12.2% 3.2%




251.9%

347 Mt CO2-eq16.8%



248 Mt CO2-eq12.0%


9.3%




2005-1994:+30.7%

2005-1994:+26.1%

2005-1994:+44.4%

% Increase

251.9%

347 Mt CO2-eq16.8%



248 Mt CO2-eq12.0%


9.3%2005-1994:

+8.1%

A future challenge for Brazil!

Already coming into focus.

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