Questão 83 caderno azul ENEM 2011 comum

O etanol é considerado um biocombustível promissor, pois, sob o ponto de vista do balanço de carbono, possui uma taxa de emissão praticamente igual a zero. Entretanto, esse não é o único ciclo biogeoquímico associado à produção de etanol. O plantio da cana-de-açúcar, matéria-prima para a produção de etanol, envolve a adição de macronutrientes como enxofre, nitrogênio, fósforo e potássio, principais elementos envolvidos no crescimento de um vegetal.

Revista Química Nova na Escola. no 28, 2008.

O nitrogênio incorporado ao solo, como consequência da atividade descrita anteriormente, é transformado em nitrogênio ativo e afetará o meio ambiente, causando

A) o acúmulo de sais insolúveis, desencadeando um processo de salinificação do solo.

B) a eliminação de microrganismos existentes no solo responsáveis pelo processo de desnitrificação.

C) a contaminação de rios e lagos devido à alta solubilidade de íons como NO₃^–e NH₄⁺em água.

D) a diminuição do pH do solo pela presença de NH₃, que reage com a água, formando o NH₄OH (aq).

E) a diminuição da oxigenação do solo, uma vez que o nitrogênio ativo forma espécies químicas do tipo NO₂, NO₃^–, N₂O.

Matérias Necessárias para a Solução da Questão

Ecologia (Ciclos Biogeoquímicos, Ciclo do Nitrogênio)
Química Ambiental (Poluição do Solo e da Água, Eutrofização)
Química Inorgânica (Solubilidade de Sais)

Tema/Objetivo Geral: Compreensão do impacto ambiental do uso excessivo de fertilizantes nitrogenados na agricultura.

Nível da Questão: Médio – A questão é considerada de nível médio pois exige que o aluno conecte conhecimentos de diferentes áreas. Ele precisa entender que a agricultura usa fertilizantes nitrogenados, saber que as principais formas de nitrogênio absorvíveis (nitrato e amônio) são sais solúveis e, o mais importante, deduzir a consequência dessa alta solubilidade: a lixiviação desses íons para corpos d’água, causando poluição.

Gabarito: C) a contaminação de rios e lagos devido à alta solubilidade de íons como NO₃⁻ e NH₄⁺ em água. A alternativa está correta pois os fertilizantes nitrogenados são compostos por sais altamente solúveis. O excesso desses sais no solo não absorvido pelas plantas é facilmente carregado (“lixiviado”) pela água da chuva ou da irrigação para rios e lagos, causando poluição e eutrofização.

🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

Transcrição Essencial
“O nitrogênio incorporado ao solo, como consequência da atividade descrita anteriormente, é transformado em nitrogênio ativo e afetará o meio ambiente, causando“

O que está sendo pedido?
A questão nos pede para identificar o principal impacto ambiental negativo causado pelo excesso de nitrogênio (na forma de fertilizantes) adicionado ao solo na cultura da cana-de-açúcar.

Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é traçar o caminho do excesso de nitrogênio no ambiente e apontar a consequência ecológica mais significativa desse processo.

Pergunta de Atenção ✔
Você sabe o que acontece quando chove muito em uma lavoura que acabou de ser adubada? Para onde vai todo aquele adubo que as plantas não conseguiram absorver imediatamente? A resposta para essa pergunta é a chave da questão!

📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários

Explicação de termos
Para entender o problema, precisamos ser especialistas nos seguintes conceitos:

Ciclo do Nitrogênio e Fertilizantes:
- Explicação: O nitrogênio é essencial para as plantas (para fazer proteínas, DNA, etc.), mas elas não conseguem usar o nitrogênio gasoso (N₂) da atmosfera. Elas precisam absorver o nitrogênio do solo na forma de íons, principalmente nitrato (NO₃⁻) e amônio (NH₄⁺). A agricultura intensiva adiciona esses íons artificialmente através de fertilizantes para aumentar a produtividade.

Solubilidade de Sais:
- Explicação: É a capacidade de uma substância se dissolver em um solvente (neste caso, água).
- Regra de Ouro da Química: Sais contendo os íons nitrato (NO₃⁻) e amônio (NH₄⁺) são extremamente solúveis em água. Não há exceções importantes para essa regra.

Lixiviação:
- Explicação: É o processo de “lavagem” do solo pela água (da chuva ou irrigação). A água se infiltra no solo e dissolve os compostos solúveis, carregando-os para camadas mais profundas e, eventualmente, para os lençóis freáticos, rios e lagos.

Eutrofização:
- Explicação: É o processo de poluição da água causado pelo enriquecimento com nutrientes, principalmente Nitrogênio e Fósforo. A lixiviação de fertilizantes é uma das principais causas. O excesso de nutrientes causa uma explosão de algas, que leva à morte da vida aquática por falta de oxigênio.

📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema

Contextualização Simplificada
A história é a seguinte: para produzir muito etanol, precisamos plantar muita cana. Para a cana crescer rápido, jogamos muito “adubo” (fertilizante) de nitrogênio no solo. O problema é que esse adubo é como açúcar na água: ele se dissolve muito facilmente. Quando chove, a água “lava” o solo e carrega todo o excesso de adubo que a cana não usou para dentro dos rios e lagos próximos. A pergunta é: qual é a consequência dessa “sopa” de adubo chegando aos rios?

Estratégia Geral
A estratégia é seguir o fluxo do nitrogênio:

Aplicação: Fertilizantes nitrogenados (NO₃⁻, NH₄⁺) são adicionados ao solo.
Propriedade Química: Esses compostos são altamente solúveis em água.
Processo Físico: A água da chuva dissolve o excesso de fertilizante e o carrega (lixiviação).
Destino Final: O nitrogênio dissolvido chega aos corpos d’água (rios, lagos).
Impacto Ambiental: A chegada de excesso de nutrientes a um corpo d’água é, por definição, contaminação.

🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos

Passo a Passo Detalhado

A Atividade: Adição de fertilizantes nitrogenados ao solo para o cultivo de cana-de-açúcar.
As Formas Químicas: O “nitrogênio ativo” que as plantas absorvem está na forma de íons, como nitrato (NO₃⁻) e amônio (NH₄⁺).
A Propriedade Chave: Estes íons formam sais que são muito solúveis em água.
O Mecanismo de Transporte: O excesso de fertilizante que não é imediatamente absorvido pela cana-de-açúcar permanece no solo. Quando chove ou a lavoura é irrigada, esses íons solúveis são dissolvidos e carregados pela água.
A Consequência: Esse escoamento superficial ou infiltração leva os íons de nitrogênio para os rios e lagos, aumentando drasticamente a concentração de nutrientes nesses ecossistemas. Esse processo é uma forma de contaminação da água.
O Efeito Secundário: Essa contaminação por nutrientes leva à eutrofização, que é um grave problema ambiental para os ecossistemas aquáticos.

Verificação Intermediária
O raciocínio conecta a prática agrícola com uma propriedade química fundamental (solubilidade) e sua consequência ambiental direta (contaminação da água). A lógica é sólida e descreve um dos problemas ambientais mais conhecidos da agricultura moderna.

Possível armadilha ❓/ ✔
As outras alternativas abordam outros possíveis impactos, mas de forma incorreta.

A (salinização): A salinização é o acúmulo de sais em geral, comum em regiões áridas com alta evaporação, mas não é o principal problema do nitrogênio.
D (diminuição do pH): A amônia (NH₃) em água forma hidróxido de amônio (NH₄OH), que é uma base, e portanto aumentaria o pH do solo, não o diminuiria.
E (diminuição da oxigenação do solo): A diminuição da oxigenação ocorre na água como consequência da eutrofização, não diretamente no solo por causa do nitrogênio ativo.

Fechamento e expectativa
Concluímos que o principal impacto ambiental do excesso de fertilizantes nitrogenados é a contaminação dos corpos d’água devido à sua alta solubilidade. Esperamos encontrar uma alternativa que descreva isso.

✅ Passo 5: Análise das Alternativas

Listagem das Alternativas
A) o acúmulo de sais insolúveis, desencadeando um processo de salinizificação do solo.
B) a eliminação de microrganismos existentes no solo responsáveis pelo processo de desnitrificação.
C) a contaminação de rios e lagos devido à alta solubilidade de íons como NO₃⁻ e NH₄⁺ em água.
D) a diminuição do pH do solo pela presença de NH₃, que reage com a água, formando o NH₄OH (aq).
E) a diminuição da oxigenação do solo, uma vez que o nitrogênio ativo forma espécies químicas do tipo NO₂, NO₃⁻, N₂O.

Justificativa Individual

🔴 A) …sais insolúveis…: Incorreta. O problema é justamente o oposto: os sais de nitrato e amônio são altamente solúveis.
🔴 B) a eliminação de microrganismos…: Incorreta. O excesso de nitrogênio pode alterar a comunidade microbiana, mas a “eliminação” dos desnitrificantes não é o principal e mais direto impacto ambiental descrito.
🟢 C) a contaminação de rios e lagos devido à alta solubilidade de íons como NO₃⁻ e NH₄⁺ em água: Correta. Descreve perfeitamente o processo: os íons dos fertilizantes são solúveis e são carregados pela água para rios e lagos, causando contaminação e, consequentemente, eutrofização.
🔴 D) a diminuição do pH do solo…: Incorreta. O NH₄OH é uma base, o que levaria ao aumento do pH (tornando o solo mais alcalino), não à diminuição.
🔴 E) a diminuição da oxigenação do solo…: Incorreta. A diminuição da oxigenação é um problema grave que ocorre na água (rios e lagos) como resultado da eutrofização, não no solo.

🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

Resumo do Raciocínio
A adição de fertilizantes nitrogenados ao solo introduz íons como nitrato (NO₃⁻) e amônio (NH₄⁺). Devido à alta solubilidade desses íons em água, o excesso não utilizado pelas plantas é facilmente transportado pela chuva e irrigação para rios e lagos, causando a contaminação desses corpos d’água, um processo que pode levar à eutrofização.

Gabarito Reafirmado
A alternativa correta é a C) a contaminação de rios e lagos devido à alta solubilidade de íons como NO₃⁻ e NH₄⁺ em água.

Resumo Final para Revisão 🔍
Para fixar: Fertilizante de Nitrogênio = Sal Solúvel. Sal Solúvel + Chuva = “Suco” de adubo que escorre para o rio. Esse “suco” supernutritivo causa a explosão de algas, um fenômeno chamado eutrofização.