O que acontece com a água da chuva ao atingir o solo?

Bruna Ohana da Silva Marcelo Ricardo de Lima Elen Alvarenga Silva

Vídeo deste experimento

https://www.youtube.com/watch?v=FPCB-llFFdk

Público sugerido

Alunos a partir do terceiro ano do ensino fundamental e do ensino médio.

Objetivos

a) Demonstrar o início da erosão hídrica do solo causada pelo impacto da gota de chuva; b) Discutir fatores que causam a erosão hídrica do solo; c) Discutir os efeitos da erosão hídrica; d) Discutir sobre os problemas ambientais causadas pela erosão hídrica.

Materiais

a) 2 garrafas plásticas (PET) de 2 L; b) 1 garrafa plástica (PET) de 500 mL; c) Aproximadamente 2 kg de solo; d) Um tufo de grama de jardim com solo aproximadamente do mesmo diâmetro da garrafa PET. Pode-se utilizar uma faca firme ou uma pá de jardinagem para cortar o tufo de grama. A retirada do tufo de grama deve ser feito por adulto, pois envolve o uso de ferramenta cortante; e) 2 folhas de papel sulfite de cor branca; f) Fita adesiva transparente larga;

g) Tesoura.

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

Procedimento

1) Com a tesoura cortar as duas garrafas PET de 2 L, preservando a parte de baixo das mesmas. Esta etapa deve ser realizada por um adulto, pois envolve o uso de instrumento cortante;

Foto: Marcelo Ricardo de Lima

2) Em uma das garrafas PET de 2 L cortadas colocar apenas solo até a borda da mesma; 3) Na outra garrafa PET de 2 L cortada colocar solo e o tufo de grama na superfície, encaixando o mesmo perfeitamente. Se necessário ajustar o tamanho da grama com uma faca;

Foto: Bruna Ohana da Silva

4) Envolver as garrafas com o papel sulfite, fixando com fita adesiva transparente;

Foto: Bruna Ohana da Silva

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

5) Encher a garrafa PET 500 mL com água. Esta garrafa servirá para similar a chuva no solo; 6) A garrafa PET de 500 mL, cheia de água, deve ser inclinada na horizontal e aberta a tampa parcialmente, para simular gotas de chuva, e deve ser mantida uma altura de no mínimo 1,0 m entre a garrafa com água e as garrafas com solo. Quanto mais alto estiver a garrafa que simula a chuva, melhor será o resultado do experimento; 7) Primeiro simule a chuva sobre o solo coberto com grama, e depois sobre o solo descoberto;

Foto: Bruna Ohana da Silva

8) Registrar se houve deposição de partículas na folha sulfite, evidenciando o efeito do impacto da gota de chuva no solo coberto e descoberto.

Foto: Bruna Ohana da Silva

Questões e sugestões de atividades

Sugere-se a utilização das perguntas abaixo antes de se iniciar o experimento, para que os alunos possam formular hipóteses do que irá acontecer, para depois, confrontar com os resultados obtidos após o experimento. Seria interessante escrever as respostas dos alunos. a) Qual a diferença na cobertura do solo nos dois vasos apresentados? b) Quando simular a chuva em cada um dos vasos, o que irá acontecer? c) Alguma sugestão sobre o motivo dos resultados que poderão ser obtidos?

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

As perguntas sugeridas para os alunos responderem após a obtenção dos resultados são:

a) O que se observou no papel sulfite em cada vaso? b) Em qual vaso houve maior desagregação do solo? c) É importante para o meio ambiente manter o solo coberto? Por quê? d) Onde vai parar o solo que é perdido pela erosão?

Informações aos professores

O provável resultado desta experiência é que, quando se simular uma chuva com a água a garrafa PET sobre o solo sem a cobertura vegetal, provavelmente muitas partículas de solo serão desagregadas e depositadas na folha sulfite branca. O professor deve incentivar os alunos a observarem tal efeito. Isto ocorre devido à exposição da superfície, pois as gotas de água incidem diretamente no solo, e desagregam essas partículas componentes (areia, silte e argila). O professor deve discutir com os alunos que este início de erosão poderá se agravar com o tempo, e está relacionada com o regime de chuvas. Quando se simular chuva no solo com a cobertura vegetal (grama), provavelmente poucas partículas de solo serão desagregadas pelo impacto da água devido à presença desta cobertura vegetal. O professor deve incentivar os alunos a observarem tal efeito. Deve-se ressaltar e explicar a importância da cobertura vegetal natural, como as florestas e os campos no combate e controle da erosão, principalmente na proteção contra o impacto direto das gotas de água (chuva), no aumento da infiltração da água, retenção de água e incorporação da matéria orgânica melhorando a estruturação do solo. O professor deve comentar que um solo deve estar totalmente coberto.

Erosão hídrica Uma das principais causas da degradação ambiental, no meio rural e urbano, é a erosão do solo, a qual é o processo de desprendimento e arraste acelerado de partículas do solo causadas pelas ações da água e o vento (BERTONI; LOMBARDI NETO, 1993). No Brasil, a erosão causada pelas águas (hídrica) é mais importante que a originada pelo vento (eólica) (LEPSCH, 2011). De acordo com Favaretto et al. (2006) os três tipos principais de erosão hídrica são entre sulcos (ou laminar), em sulcos e em voçoroca. A erosão entre sulcos consiste na remoção mais ou menos uniforme de uma fina camada de solo de toda a extensão das superfícies lisas do terreno, onde não há concentração do fluxo de água. Esta forma de erosão é de grande abrangência, porém de difícil visualização no campo, já que somente uma uniforme e delgada lâmina de solo é removida da superfície do terreno por este processo. A erosão em sulcos é aquela que ocorre nos pequenos canais existentes na superfície do solo, onde há concentração do fluxo de água. A erosão em voçorocas representa um estágio avançado da erosão em sulcos, ocorrendo em canais com dimensões relativamente grandes. Contudo, muitas vezes, se associa a erosão somente a processos de voçorocamento na paisagem, sendo esta imagem é muito comum nos livros didáticos do ensino fundamental e médio. Assim, é necessário mostrar ao aluno que a erosão começou muito antes da existência de uma voçoroca, ou seja, quando as gotas de água da chuva começaram a impactar o solo descoberto.

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

Impacto da gota da chuva no solo De acordo com Brady e Weil (2013) a erosão se processa em três etapas: a) desagregação da massa de solo; b) transporte das partículas desagregadas morro abaixo; c) deposição das partículas transportadas em algum local em altitude inferior. A desagregação é ocasionada tanto pelo impacto direto das gotas da chuva no solo, como pelas águas que escorrem na superfície do mesmo (LEPSCH, 2011). À medida que cai, a gota de chuva vai se acelerando, até atingir a chamada “velocidade terminal”, aquela em que o atrito entre a gota e o ar equilibra a força de gravidade. As gotas de chuva maiores caem mais rápido. Nesta alta velocidade as gotas de chuva colidem com o solo com força explosiva (ver imagem abaixo).

Foto: Eloana Janice Bonfleur

O impacto da gota da chuva é uma intensa forma de energia do movimento (ou energia cinética) que desprende as partículas do solo que estavam agregadas. As gotas de chuva atingem a superfície do solo com uma velocidade entre 5 e 15 km/h. Dessa forma, a primeira etapa da erosão é o impacto direto das gotas de chuva, que provoca forte desagregação do solo, o qual ocorre somente quando a superfície do mesmo encontra-se descoberta (LEPSCH, 2011). A água da chuva que não é interceptada pela vegetação, ou resíduos de plantas na superfície, irá atingir diretamente o solo, desagregando suas partículas. A presença de uma árvore alta, por exemplo, não significa que o solo está coberto. As gotas que ficam na superfície das folhas podem cair da copa árvore até o solo descoberto, com energia cinética suficiente para causar desagregação das partículas. O impacto da gota sobre a superfície descoberta resulta na quebra dos agregados do solo em agregados menores ou partículas individuais (areia, silte e argila), os quais podem ser mais facilmente transportados pela enxurrada que escorre sobre a superfície do terreno. Conforme Bertoni e Lombardi Neto (1993), uma gota golpeando um solo úmido, forma uma cratera, compactando a área imediatamente abaixo sob o centro da gota, movimenta as partículas soltas para fora em um círculo em volta da sua área. O impacto das gotas da chuva é o principal responsável pela desagregação das partículas de solo, enquanto o escoamento superficial é o principal responsável pelo transporte das mesmas. No entanto, as gotas da chuva também transportam partículas de solo, por ação de salpicamento, assim como a enxurrada as desagregam, por ação de cisalhamento. O impacto das gotas da chuva causa ainda o que comumente se denomina de selamento superficial (obstrução dos poros maiores da superfície do solo pelas partículas finas que foram dispersadas, formando-se mais tarde uma crosta no mesmo), o que diminui a infiltração de água no solo e, consequentemente, aumenta o escoamento superficial (FAVARETTO et al., 2006).

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

Uma chuva pode desprender mais do que 200 t/ha de partículas de solo, podendo as mesmas serem deslocadas a 1,0 m de altura e cobrirem um raio de 1,5 m (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1993).

Efeitos da erosão do solo Além da perda de partículas sólidas do solo (minerais e orgânicas), a erosão promove a redução na capacidade de infiltração da água no solo, aumenta o escoamento superficial, e leva à perda de nutrientes e água. Outro resultado da erosão, tanto em áreas urbanas como rurais, pode ser notado pela coloração barrenta dos córregos, rios e açudes causada pela presença de sedimentos em suspensão. Ao longo do tempo é comum o acúmulo dos sedimentos nas partes mais baixas do terreno e no fundo dos corpos d’água (assoreamento) que, neste último caso, promove a perda da capacidade de armazenamento do volume hídrico, podendo causar enchentes e inundações. Um dos efeitos da erosão do solo no meio rural é a menor produtividade agrícola provocada pela degradação do solo, aumento da aplicação de fertilizantes (aumentando os custos), abandono da terra e estímulo para a migração a áreas urbanas trazendo implicações de ordem econômica, social e ambiental. Em certos tipos de solos, quando a erosão atinge um elevado grau de desgaste, causa a inutilização de áreas de cultivo não só pelo desgaste da camada superficial, mas também pelas voçorocas, em vários estágios de profundidade, que impedem a continuidade do uso do solo (RIO GRANDE DO SUL, 1985). Ainda existem os efeitos nas bacias hidrográficas como a alta produção de sedimentos, degradação do ecossistema, contaminação da água, ou seja, o transporte de partículas de solo contribui ainda mais para poluir os cursos d’água, barragens, açudes, lagos e lagoas, não só pela presença de materiais sólidos, mas também pela concentração de agrotóxicos, bem como no assoreamento destas favorecendo enchentes e inundações podendo comprometer áreas urbanas (RIO GRANDE DO SUL, 1985). A qualidade da água consumida nas cidades pode ser afetada pela erosão. Devido ao aumento da quantidade dos materiais em suspensão na água, aumenta o tempo e o custo do tratamento da água potável. A vida útil das hidrelétricas que abastecem as cidades também é afetada pelo assoreamento dos cursos d’água provocado pela erosão. Se uma hidrelétrica reduz sua vida útil, pois seu reservatório está repleto de solo erodido, também aumentam os custos da energia para todos os usuários. No meio urbano, os seguintes efeitos podem ser observados em função da erosão: a) redução da capacidade do solo em suportar a arborização urbana; b) problemas relacionados as estruturas hidráulicas e obras de engenharia; c) deposição de sedimentos em rios e canais, gerando alagamentos e enchentes, gerando riscos e prejuízos a população, principalmente aquelas que vivem nas margens dos cursos hídricos.

IMPACTO DA GOTA DA CHUVA NO SOLO

Variações neste experimento

É importante o docente discutir variações na montagem do experimento com os alunos, inclusive no sentido de adequar à realidade local. Algumas sugestões de variação neste experimento, sendo que podem haver outras: a) Alterar a altura que pinga a água; b) Alterar a quantidade de água adicionada (para mais e para menos);

c) Adicionar a mesma quantidade de água, porém mais lentamente (como uma garoa) e rapidamente (como uma tromba d’água); d) Variar a proporção de solo coberto nas garrafas com grama e resíduo vegetal.

Reuso e reciclagem

O solo e a grama utilizados neste experimento podem ser descartados no jardim ou horta, pois não apresentam resíduos tóxicos. Não descarte o solo no lixo comum, nem despeje o mesmo na rede de esgoto ou água pluvial. As garrafas PET cortadas podem ser reutilizados em outro experimento, ou serem encaminhados, após lavagem, para a coleta seletiva para reciclagem.

Riscos

RISCO QUÍMICO E BIOLÓGICO: Não coletar as amostras de solo e grama em locais que aparentem qualquer risco de contaminação química ou biológica. Assim, não realizar a coleta em locais próximos a depósitos de lixo, áreas de uso contínuo por animais domésticos, esgoto a céu aberto, rios ou córregos contaminados, etc.

Bibliografia citada

BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. 2. ed. São Paulo: Ícone, 1993. 352 p.

BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. Cap. 14. Erosão do solo e seu controle. p. 551-590. CASSOL, E. A.; LIMA, V. S. Erosão entre sulcos sobre diferentes tipos de preparo e manejo do solo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 38, n. 1, p. 117-124, jan. 2003. FAVARETTO, N.; COGO, N. P.; BERTOL, O. J. Degradação do solo por erosão e compactação. In: LIMA, M. R. (Ed.). Diagnóstico e recomendações de manejo do solo: aspectos teóricos e metodológicos. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, 2006. p. 255-292. LEPSCH, I. 19 lições de pedologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. Cap. 19. Degradação e conservação do solo. p. 407-438. RIO GRANDE DO SUL. Secretaria da Agricultura. Manual de conservação do solo e água: uso adequado e preservação dos recursos naturais renováveis. 3. ed. Porto Alegre, 1985. 287 p.