Exercícios: Resíduos e biodiversidade

Define o que é um xenobiótico e dá dois exemplos, explicando por que razão os organismos decompositores têm dificuldade em degradar estas substâncias.

Distingue bioacumulação de biomagnificação apoiando-te numa cadeia trófica marinha de três níveis à tua escolha.

Enumera a hierarquia de gestão de resíduos (reduzir, reutilizar, reciclar, valorizar e eliminar) ordenada do mais para o menos recomendável, e dá um exemplo do quotidiano de cada nível.

Explica a diferença entre um aterro controlado e uma lixeira (aterro incontrolado), e refere dois riscos ambientais da segunda (lixiviados, gases, incêndios, proliferação de vetores).

Explica o que é a economia circular e em que se distingue do modelo linear «extrair, fabricar, usar e deitar fora», apresentando um exemplo de produto redesenhado segundo critérios circulares.

O que é a compostagem? Indica que resíduos admite e quais não admite, explica que processo biológico ocorre na pilha (decomposição aeróbia) e que produto se obtém e para que serve.

Define biodiversidade e explica os seus três níveis — diversidade genética, de espécies e de ecossistemas —, dando um exemplo de cada um.

Explica o que é uma espécie exótica e em que condições passa a ser considerada invasora, citando um exemplo de espécie exótica não invasora na Península Ibérica e outro de invasora.

O esquema mostra a concentração de um pesticida persistente numa cadeia trófica de uma baía. Calcula o fator de biomagnificação entre a água e as aves piscívoras (assinalado com «?»), e explica por que razão os predadores de topo são sempre os mais afetados.

Explica o que são os microplásticos, quais são as suas duas origens principais e por que razão é tão difícil retirá-los do oceano. Propõe duas medidas eficazes para reduzir a sua chegada ao mar.

Relaciona a perda de biodiversidade com a perda de serviços dos ecossistemas utilizando dois exemplos concretos (por exemplo polinizadores, zonas húmidas ou recifes), e indica que tipo de serviço é degradado em cada caso.

As autoridades recomendam limitar o consumo de atum, espadarte e imperador, especialmente a grávidas e crianças, devido ao seu teor de mercúrio. Explica, usando os conceitos de persistência, bioacumulação e biomagnificação, por que razão o mercúrio se concentra precisamente nos grandes peixes predadores e não nas sardinhas.

Explica o que é a valorização energética de resíduos (incineração com recuperação de energia) e analisa as suas vantagens (menos deposição em aterro, eletricidade) e os seus inconvenientes (emissões, cinzas, desincentivo da reciclagem) face à prevenção e à reciclagem.

As chamadas «ilhas de plástico» formam-se no centro dos grandes giros oceânicos. Explica como as correntes ali concentram os resíduos flutuantes, por que razão o plástico não desaparece, mas fragmenta-se em microplásticos, e que dificuldades existem na sua limpeza em grande escala.

O ritmo atual de extinção de espécies é estimado em dezenas ou centenas de vezes superior à taxa de fundo do registo fóssil. Explica o que é a taxa de fundo de extinção, refere as grandes causas da crise atual (destruição de habitat, sobre-exploração, espécies invasoras, poluição, clima) e justifica por que razão se fala de uma possível sexta extinção em massa.

Explica o que é o ecodesign e descreve dois exemplos de produtos redesenhados para gerar menos resíduos (aparelhos reparáveis e com peças sobresselentes, embalagens monomaterial, produtos recarregáveis), indicando que princípio da hierarquia de resíduos aplicam.

Um aterro encerrado há 15 anos sobre calcários cársticos fraturados não dispõe de geomembrana basal. A 800 m encosta abaixo situa-se uma nascente que abastece uma povoação e alimenta uma zona húmida protegida. A análise da água da nascente revela: condutividade elétrica de 2400 µS/cm (valor basal natural: 450 µS/cm), amónio a 12 mg/L (limite legal: 0,5 mg/L), vestígios de benzeno e descida do oxigénio dissolvido para 1,8 mg/L na zona húmida.

1. a) Justifica hidrogeologicamente por que razão a litologia do substrato acelera o impacto e prevê que consequências terá este cocktail químico na teia trófica da zona húmida.
2. b) Um vereador propõe «bombear água limpa para o aterro para diluir a contaminação subterrânea». Rebate tecnicamente a sua proposta demonstrando que riscos hidrogeológicos desencadearia.
3. c) Delineia um plano de atuação urgente em três fases (contenção hidráulica imediata, selagem/captação de lixiviados e biorremediação), justificando a ordem cronológica de cada medida para evitar o colapso do ecossistema.

Numa albufeira hidroelétrica deteta-se uma densidade larvar de mexilhão-zebra (Dreissena polymorpha) de 45 000 indivíduos/m². Paralelamente, a concentração de fitoplâncton caiu 80 %, a transparência do disco de Secchi aumentou de 1,2 m para 5,8 m e observa-se uma proliferação massiva de macrófitas submersas e cianobactérias bentónicas tóxicas.

1. a) Interpreta a cascata ecológica: por que razão um aumento drástico na transparência da água não é sintoma de melhoria ambiental, mas sim de grave desequilíbrio? Relaciona-o com as estratégias reprodutivas (r/K) e tróficas do bivalve face às náiades autóctones.
2. b) Uma empresa propõe introduzir carpas-pretas asiáticas (Mylopharyngodon piceus), predador natural do mexilhão na sua bacia de origem, como método de controlo biológico. Avalia criticamente esta proposta, prevendo as suas consequências segundo os princípios da ecologia de invasões.
3. c) Delineia uma estratégia combinada de controlo para uma infraestrutura de captação que minimize o impacto químico (evitando a cloração massiva contínua) no troço fluvial a jusante.

Após um derrame de gasóleo num solo arenoso periurbano, ensaiam-se três parcelas de biorremediação in situ durante 90 dias, monitorizando a concentração de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) a partir de um valor inicial de 15 000 mg/kg:

• Parcela A (atenuação natural, sem intervenção): TPH final = 13 800 mg/kg; população bacteriana degradadora = 10⁴ UFC/g.

• Parcela B (bioestimulação com adição de N e P numa proporção C:N:P de 100:10:1 e mobilização periódica do solo para arejar): TPH final = 1200 mg/kg; população degradadora = 10⁸ UFC/g.

• Parcela C (bioaumentação com um inóculo comercial de bactérias degradadoras alóctones, sem correção de nutrientes nem mobilização do solo): TPH final = 11 500 mg/kg; as bactérias introduzidas caem para níveis indetetáveis aos 20 dias.

1. a) Interpreta os resultados comparando B e C: justifica que fator limitava a biodegradação no solo original e identifica por que razão fracassou a bioaumentação.
2. b) Prevê fundamentadamente o que teria acontecido na Parcela B se o solo tivesse ficado alagado devido a chuvas torrenciais contínuas, indicando que vias metabólicas microbianas seriam afetadas.
3. c) Se os hidrocarbonetos tivessem migrado para a zona saturada (um aquífero anóxico profundo), justifica por que motivo os métodos físico-químicos (como a extração multifásica ou barreiras reativas permeáveis) competiriam com vantagem face à bioestimulação aeróbia padrão.

Uma ravina recebe descargas de curtumes com crómio hexavalente [Cr(VI)]. As análises ecotoxicológicas revelam:

• Água superficial: Cr total = 0,08 mg/L (praticamente todo sob a forma de Cr(VI)).

• Sedimento superficial (primeiros 10 cm): Cr total = 1450 mg/kg.

• Macroinvertebrados bentónicos (larvas de efémera): Cr = 320 mg/kg em peso seco.

• Peixes bentónicos (barbos, músculo): Cr = 45 mg/kg; peixes nectónicos carnívoros (trutas, músculo): Cr = 18 mg/kg.

1. a) Interpreta o padrão de distribuição: justifica por que razão a concentração no sedimento supera em quatro ordens de grandeza a da água. Analisa os dados de barbos e trutas: estamos perante um processo de bioacumulação ou de biomagnificação trófica? Contrasta este comportamento com o de contaminantes organoclorados como o DDT.
2. b) Um relatório técnico sugere «aplicar fitorremediação plantando salgueiros diretamente no leito da ravina». Discute a viabilidade e os riscos de transferir o contaminante para as redes tróficas terrestres através da folhada.
3. c) Propõe uma sequência técnica de remediação que combine um tratamento químico redutor prévio (Cr(VI) a Cr(III)) com uma fitoestabilização posterior, justificando a alteração de solubilidade e biodisponibilidade entre ambas as formas iónicas.

Uma cadeia de restauração rápida substitui as suas embalagens de polipropileno (PP) por recipientes de cartão plastificado com ácido polilático (PLA) e sacos de papel kraft, anunciando na sua publicidade: «100 % ecológico e resíduo zero!». Dispões dos seguintes dados de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) por cada 1000 unidades:

• Saco de polietileno (reciclado): pegada de carbono = 11 kg CO₂ eq; consumo hídrico = 50 L; 1 único uso.

• Saco de papel kraft virgem: pegada de carbono = 26 kg CO₂ eq; consumo hídrico = 1200 L; 1 único uso.

• Recipiente de PLA: pegada de carbono = 50 kg CO₂ eq (0,05 kg CO₂ eq por unidade); só se biodegrada em compostagem industrial a >58 °C e 90 % de humidade relativa; no contentor de orgânico urbano (digestão anaeróbia a 37 °C) é separado como resíduo impróprio e acaba em aterro.

• Marmita reutilizável de PP: pegada de carbono de fabrico = 1000 kg CO₂ eq (1 kg CO₂ eq por unidade).

1. a) Rebate, apoiando-te nos dados de ACV, o anúncio publicitário da empresa: justifica por que razão substituir polímeros sintéticos por derivados de celulose não implica de forma automática uma melhoria ambiental global.
2. b) Prevê o impacto ambiental que o PLA causará se os utilizadores, confundidos pelo prefixo «bio», o deitarem no contentor amarelo de plásticos convencionais durante o processo de reciclagem mecânica por extrusão.
3. c) Desenha uma alternativa para o estabelecimento baseada estritamente no topo da hierarquia europeia de resíduos (prevenção e reutilização) e calcula quantos usos mínimos deveria ter uma marmita reutilizável para compensar a sua maior pegada de fabrico face ao recipiente descartável de PLA que substitui.

Um ensaio ecotoxicológico avalia o impacto do inseticida neonicotinoide imidaclopride em colónias de abelhas forrageiras (Apis mellifera):

• Concentração letal média (CL50 a 48 h em laboratório): 40 ng/abelha.

• Concentração média detetada em pólen e néctar de culturas tratadas: 4 ng/g.

• Em ensaios de campo com doses de 1,5 ng/g: a taxa de retorno à colmeia após voos de 1 km diminui 62 % e a frequência da «dança em oito» decai 75 %.

• Aos 6 meses, as colmeias do meio agrícola tratado sofrem uma perda de 40 % da sua massa de criação e um aumento drástico do parasita oportunista Nosema ceranae.

1. a) Interpreta estes dados: demonstra por que motivo utilizar a CL50 como único indicador de segurança ambiental mascara o colapso populacional por efeitos subletais e como é que isto se relaciona com a imunodepressão da colónia.
2. b) Analisa o conflito de interesses: um agricultor sustenta que substituir este tratamento preventivo de sementes por pulverizações aéreas convencionais de largo espetro encarece a produção e mata insetos por contacto direto. Que consequências a médio prazo tem cada modelo sobre a resistência das pragas e a perda de polinizadores silvestres?
3. c) Desenha um programa de Proteção Integrada (PI) para essa região agrícola que prescinda do tratamento químico preventivo, incorporando níveis económicos de ataque e medidas de infraestrutura ecológica (sebes e faixas florais de refúgio).

Um município de 50 000 habitantes produz 1,2 kg de resíduos por habitante e por dia (composição: 42 % biorresíduos, 18 % papel-cartão, 14 % embalagens, 6 % vidro, 20 % fração de indiferenciados). A regulamentação europeia estabelece para 2035 uma meta de reciclagem municipal mínima de 65 % em peso e um limite máximo de 10 % para deposição em aterro. Debatem-se três opções:

• Opção 1: Enviar toda a fração misturada para um aterro regional (custo: 45 €/t mais taxa crescente por tonelada não tratada; produção líquida de lixiviados e CH₄ fugitivo).

• Opção 2: Construir uma central de valorização energética (incineradora) que queime o resíduo misturado e produza eletricidade (requer um investimento de 60 milhões de euros e um fluxo contratual garantido de, pelo menos, 20 000 t anuais durante 25 anos para ser amortizada; gera 20 % de escórias e 3 % de cinzas tóxicas).

• Opção 3: Implementar a recolha seletiva porta a porta (5 frações) com biometanização/compostagem da matéria orgânica e aterro unicamente para rejeitos não valorizáveis.

1. a) Analisa a Opção 2 à luz dos objetivos europeus: explica o conceito de «bloqueio tecnológico ou lock-in effect» e justifica por que razão esta central entraria em contradição com as metas de redução e reciclagem para 2035.
2. b) Calcula a quantidade de biorresíduos que o município produz por ano (em toneladas) e demonstra quantitativamente se a Opção 3 permitiria cumprir a meta europeia de 65 %, assumindo uma taxa de adesão dos cidadãos de 80 % nas frações recicláveis.
3. c) Justifica qual das três opções apresenta o melhor balanço em termos de pegada de carbono e retorno à economia circular, considerando as emissões de gases com efeito de estufa (metano de aterro vs. CO₂ biogénico/fóssil).

Após quatro anos da recolonização natural do lobo-ibérico (Canis lupus) numa região montanhosa cantábrica, uma equipa científica recolhe os seguintes dados quantitativos:

• A densidade de veados e corços reduziu-se em 22 %, mas o tempo de permanência dos ungulados nas margens dos rios e clareiras abertas caiu 70 % (efeito de «paisagem do medo»).

• A regeneração de salgueiros, bétulas e teixos nas margens fluviais aumentou 55 %, reduzindo a turbidez estival do rio em 40 % e duplicando a diversidade de macroinvertebrados aquáticos.

• Os prejuízos causados por javalis em culturas de milho periurbanas diminuíram 35 % devido a alterações nas suas rotas noturnas de forrageamento.

• Paralelamente, os ataques registados a explorações de gado ovino em regime extensivo sem vigilância aumentaram de 2 para 31 anuais.

1. a) Explica o conceito de cascata trófica top-down a partir destes dados, discriminando o efeito direto por predação do efeito indireto comportamental sobre a morfologia fluvial e a biodiversidade.
2. b) Contesta tanto a posição dos que defendem a «erradicação total do predador para salvar o mundo rural» como a dos que promovem uma «proteção estrita sem gestão nem compensação», utilizando argumentos de ecologia de ecossistemas e socioeconomia rural.
3. c) Desenha uma proposta de coexistência baseada no comportamento do predador (utilização de cães de proteção de gado criados com o rebanho de ovelhas, vedações noturnas eletrificadas e sincronização de partos) e justifica biologicamente por que razão a caça não seletiva ou o veneno costumam desestruturar as alcateias e aumentar, paradoxalmente, os ataques ao gado doméstico.

Desafio do tema. Auditoria de sustentabilidade doméstica e ação climática.

Transforma a tua casa num observatório ambiental e desenha um plano de transição ecológica seguindo estas fases:

1. Recursos e resíduos: Pesa durante 24 horas os resíduos gerados em tua casa ($m$ em kg), separando-os por frações (orgânico, embalagens, papel, indiferenciado). Acede ao site da REN (Redes Energéticas Nacionais) e anota a percentagem de renováveis do dia (por exemplo, $54,3\,\%$).

2. Clima e biodiversidade: Consulta no IPMA a série de temperaturas do teu distrito do último mês e deteta se há anomalia térmica positiva. Investiga e descreve brevemente como este padrão climático e o modelo de consumo atual ameaçam uma espécie ou ecossistema característico da tua região.

3. Plano de mitigação: Elabora um relatório de uma página que inclua a tabela de dados obtidos e propõe três medidas viáveis e argumentadas para reduzir a pegada de $\text{CO}_2$, otimizar recursos e favorecer a biodiversidade local a partir do teu ambiente quotidiano.

Será valorizado:

• Rigor na recolha de dados empíricos e no uso de fontes oficiais (REN e IPMA).

• Conexão argumentada entre modelo de consumo, alterações climáticas e perda de biodiversidade.

• Viabilidade, fundamentação científica e impacto das propostas de desenvolvimento sustentável.

• Clareza de redação, estruturação e síntese do relatório apresentado.