Como sabemos, a Terra é dinâmica sendo que sues diferentes estão sujeitos a constantes mu danças. Algumas dessas mudanças são rápidas (tais como vulcões, terremotos) sendo catastróficas para a sociedade. Todavia, a maior parte das mudanças são lentas que raramente são notadas pelos homens. Talvez pelo fato de não observarmos diretamente a maior parte das mudanças não damos o devido valor aos processos geológicos individualmente. Todavia, historicamente temos muitos exemplos de civilizações que se erguerem e caíram devido ao uso inadequado do recursos naturais. Um exemplo é a Mesopotânea. Para cultivar suas terras secas foi amplamente difundido a técnica de irrigação. Todavia, a irrigação das terras áridas causou a concentração em excesso de sal e como conseqüência deu-se uma redução drástica na fertilidade do solo (e produção agrícola). Este fenômeno levou ao declínio esta civilização.
Atualmente muitos países do terceiro mundo tem uma séria crise de energia: a crise da lenha usada como combustível. A população crescente e a utilização de florestas como combustível são os dois fatores principais da fome na Etiópia. O desmatamento destrói o sistema radicular o qual segura o solo, com isso teremos uma aceleração dos processos erosivos e em uma ou duas década o solo é carreado e ocorre um declínio na agricultara.
Qual será o destino da nossa civilização? Muitos de nossos recursos são finitos e não renováveis. Durante os próximos dez anos iremos usar mais óleo, gás, ferro e outros recursos minerais do que consumimos até agora na nossa história.
Quando alteramos nosso ambiente, nós mudamos o equilíbrio natural que foi estabelecido em ao longo de milhões da anos. Os resultados dos ajustes que a natureza fará devido às mudanças que impomos à Terra nem sempre podem ser previstos.
Conceitos básicos:
- Nosso ambiente consiste de sistemas naturais que tem operado em um delicado equilíbrio por um longo período de tempo.
- O homem podem manipular muitos dos sistemas naturais da Terra.
- Os sistemas naturais se ajustam às mudanças artificiais de maneira que nem sempre podem ser previstas.
- A disposição final de resíduos sólidos sempre comprometem os sistemas naturais da Terra. Os resíduos não podem simplesmente serem jogados fora. Eles permanecerão de alguma forma nos sistemas naturais da Terra.
- Os recursos minerais são concentrados por processos geológicos que atuam nos sistemas tectônico e hidrológico. Esses recursos são finitos e não renováveis.
- Existe limite para o crescimento.
GEOLOGIA AMBIENTAL
Nós somos parte da natureza. Umas das muitas espécies de animais adaptadas para os atuais ambientes. Nós somos tão bem adaptadas que dominamos outras espécies e nosso número é tão grande que nos tornamos um agente de mudanças físicas, químicas e biológicas. No presente somos capaz de modificar significativamente os sistemas naturais dentro dos quais vivemos. Muitas de nossas modificações, infelizmente, conflita com a evolução natural dos ambientes da Terra. Por exemplo, desde desenvolvemos a cultura agrária, nós modificamos drasticamente grandes áreas da superfície terrestre que originalmente eram cobertas por vegetação nativa e agora são terras controladas e cultivadas. Isto pode ter acabado com o suprimento de comida de muitas populações de animais, que previamente estabeleceram um grau de equilíbrio com a natureza. A evolução de ciência e da tecnologia produziu um avanço muito rápido em um curto período de tempo. Muitas espécies simplesmente não tempo o suficiente para se adaptarem às novas condições.
O homem também manipula sistemas de drenagens; altera a qualidade e fluxo da água tanto da superfície como da subsuperfície; modificou a atmosfera; modifica a costa e as águas oceânicas. As mudanças que causamos são, na sua maioria, para tentar melhorar a qualidade de vida da nossa sociedade. Freqüentemente os resultados são opostos aos esperados. Algumas modificações são catastróficas e irreversíveis. Nós somos assim obrigados a nos adaptar a mudanças rápidas nos ambientes que nós mesmos em parte estamos criando. Obviamente algumas dessas mudanças são necessárias e acabamos nos adaptando e encarando que este é o preço a ser pago pelo conforto que temos.
A decisão de mudar um ambiente deveria ser feita de forma muito cuidadosa. Primeiro, devemos ter conhecimentos geológicos e biológicos suficientes para entender como o sistema natural opera para então tentar prever como ele será afetado pelas mudanças artificiais. Por exemplo, se decidimos represar um rio, primeiro devemos entender os efeitos colaterais de alterarmos este sistema natural. Devemos perguntar como o represamento irá afetar a erosão e o transporte de sedimentos. Como a água de subsolo responderá? Como serão alteradas as áreas de várzeas? A vida ribeirinha e do rio serão afetadas? Se gerarmos um grande volume de resíduos, devemos saber como a Terra irá assimilar este material. Como este lixo afetará a qualidade da água de superfície e subsuperfície, a atmosfera e os oceanos? Se construindo cidades devemos saber como elas afetarão o terreno, a atmosfera e a hidrosfera.
Em muitos casos, enquando nós gastamos dinheiro, energia e tempo para arrumar ou alterar uma condição natural para suprir nossas necessidades, nós estamos destruindo o equilíbrio natural.
A raça humana existe com o consentimento da geologia. A base de todo ambiente da Terra é a geologia. Para muitos é praticamente impossível entender o sistema geológico e para todos é impossível viver sem ele.
MODIFICAÇÕES NOS SISTEMAS NATURAIS
Modificações nos sistemas fluviais: a água é talvez nosso recurso natural mais importante. Conforme a população cresce, nos temos modificado os sistemas fluviais para melhor usar seus recursos finitos. Na maioria das vezes os rios são modificadas pela construção de canais e represas mas a urbanização também modifica os rios. Um ponto importante a ser considerado em todas manipulações é que um rio tem diferentes equilíbrio com um grande número de variáveis ao longo de um grande período de tempo. Se este equilíbrio for perturbado, um grande número de mudanças rápidas ocorrerão.
Quando uma barragem é construída, ocorrem os seguintes ajustes geológicos:
- os sedimentos são barrados no reservatório e a água que segue é capaz de erodir e transportar uma grande carga de sedimentos.
- Deltas são privados de suas fontes de sedimentos resultando assim de erosão da linha de costa.
- As águas subterrâneas são modificadas pela criação de lagos artificiais.
Um problema mais universal de modificações em sistemas fluviais são causados pela urbanização. Onde as cidades são construídas a superfície de escoamento é modificada pelas ruas, calçadas estacionamentos, fundações de edifícios, gerando assim grandes áreas impermeabilizadas. Essas mudanças produzem dois efeitos principais. O primeiro o volume das águas de escoamento superficial aumenta enormemente. Com isso as inundações tornam-se mais freqüentes. Em segundo lugar o sistema de águas de subsolo é alterado pois a infiltração diminui. O lençol freático é rebaixado e aqüíferos não sofrem recarga.
Modificações nas vertentes: as vertentes também são sistemas dinâmicos em estado de equilíbrio. Construções em morros e modificações em encostas causam um aumento na magnitude e freqüência de movimento de massa.
Modificações do sistema de águas subterrâneas: o uso dos recursos hídricos do subsolo esta cada vez mais comum. Quando abrimos um poço e puxamos com bombas a água do subsolo nos criamos uma nova e artificial forma de descarga da água subterrânea. A subsidência é um dos resultados mais evidentes.
Alteração no nível hidrostático pode resultar em modificações na superfície topográfica (ou de infiltração).
Modificações na linha de costa: talvez este seja a alteração mais dramática. Como exemplo podemos citar o caso de Santa Bárbara, Califôrnia - USA, onde foi construído um dique para a formação de um porto. Estas obras obstruíram uma corrente marítima e dessa forma o suprimento de areia foi interrompido ocasionando a erosão de centenas de quilômetros de praias existentes costa abaixo.
Derramentos de óleos também tem contribuído e muito para a alteração da ecologia costeira.
Os sistemas geológicos são complexos, dinâmicos nos quais o equilíbrio é estabelecido por um grande número de variáveis. A manipulação desses sistemas destrói o equilíbrio freqüentemente resultando em sérios efeitos os quais podem ser catastróficos e irreversíveis.
PROBLEMAS GEOLÓGICOS COM A DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS
A nossa sociedade industrializada produz cada vez mais variedades e quantidades de lixo tóxico. Tradicionalmente, as pessoas usavam água fresca para remover e diluir resíduos sólidos e efluentes líquidos e a atmosfera para diluir gases diversos produzidos pela combustão. As pessoas ainda não entenderam que a disposição do lixo em qualquer lugar vai criar um “ambiente” insalubre que pode contaminar a própria população que depositou o lixo no local.
Não podemos simplesmente jogar nossos resíduos fora como sugerem alguns políticos. Os resíduos produzidos pelo homem e jogados nos sistemas naturais vão continuar nesses sistemas naturais. O problema fica mais sério quando envolve práticas de negociatas como planejamento obsoleto, uso de containers bem como fraudes de novos modelos de velhos produtos. Aliado e estes fatores, o alto custo dos trabalhos simplesmente tornam inviável economicamente reparar, recuperar ou reciclar os resíduos gerados, assim o volume de resíduo aumenta desnecessariamente. A reposição de produtos, é claro, reduz os recursos naturais. Felizmente, os resíduos podem ser aproveitados como matéria prima.
A disposição final de resíduos tem muitas implicação geológicas. Se o resíduo é enterrado, a qualidade da água de subsolo é comprometida. Se é represado em rios, irá se acumular em praias e estuários, alterando os ambientes dos oceanos. Métodos utilizados anteriormente eram na verdade métodos de dispersão dos resíduos e não de disposição final apropriada. Qualquer solução dado ao problema do lixo tem que levar em conta que tipo de disposição e dispersão de resíduos em um sistema geológico pode acomodar sem alterações significativas as condições geológicas e biológicas.
Resíduos sólidos - Este tipo de resíduo é disposto em várias formas diferentes incluindo aterros, incineração, compostagem, represamento (open dumping), fabricação de rações animais, fertilizantes e disposição nos oceanos. As conseqüências geológicas incluem mudanças na superfície topográfica e onde os resíduos são depositados ocorrem mudanças significativas nos rios, lagos, oceanos e água de subsolo. Os maiores problemas da disposição finas dos resíduos sólidos envolvem as características hidrológicas do local. Isto inclui porosidade e permeabilidade das rochas sobre as quais o aterro está locado atingindo ou não o lençol freático. Topografias alteradas associadas com represas e aterros também são críticos devido às mudanças na drenagem e nas condições das águas subterrâneas. Talvez o problema de contaminação mais crítico é criado quando o resíduo passa através do aterro, dissolve componentes orgânicos e inorgânicos e se incorpora à água subterrânea.
Resíduos líquidos - Tradicionalmente este tipo de resíduo tem sido jogado nas drenagens superficiais, indo se acumular nos lagos e oceanos. Como este tipo de resíduo está aumentando a capacidade natural do sistema hidrológico diluir está sobressaturada e a drenagem torna-se um sistema de resíduos em deslocamento.
Um tipo muito comum de líquido poluente é a água gerada em sistemas de resfriamento de fábricas diversas. A água por si só não está contaminada, mas a temperatura é suficientemente alta para causar alterações nas condições biológicas de um sistema natural. Este tipo de poluição é chamada de poluição termal.
Resíduos gasosos - com a explosão da população e a conseqüentes expansão industrial uma grande variedade de resíduos gasosos foram produzidos bem como poluentes sob a forma de líquidos e sólidos que ficam suspensos no ar. No passado, quando o ar era mais limpo, os poluentes eram lançados no ar e os mesmos eram absorvidos pela atmosfera. Todavia em muitas áreas industrializadas a capacidade de absorção e dispersão da atmosfera já foi excedida e os componentes originais do ar foram drasticamente alterados. O problema é tão severo que em algumas áreas a chuva é muito ácida com poluentes tais como particulados e óxidos de enxofre e nitrogênio
Se a troposfera se estendesse infinitamente para o espaço a poluição do ar não seria um problema. Todavia, a troposfera estende somente até uma altura máximo de 15 km, e poucos poluentes se movem para além da estratosfera por um período muito grande de tempo. A poluição do ar é concentrada nas partes mais baixas da troposfera.
Talvez o exemplo mais dramático de poluição atmosférica aconteceu no Kuwait durante e após a guerra do Golfo Pérsico.
Resíduos radioativos - todas as indústrias tem problemas com a disposição final de seus resíduos. Porém nenhuma outra industria tem tanto problema como àquelas movidas a energia nuclear. A criação de energia nuclear gera um grande número de isótopos radioativos, alguns com meia vida curta enquanto que outros com meia vida muito longa. O lixo nuclear é muito perigoso por si só a além do mais, produz grande quantidade de calor. Estes resíduos devem permanecer completamente isolados de todos os sistemas. Além do mais, as inspeções devem ser rigorosas.
O volume de lixo radioativa ainda não é muito grande mas o perigo é muito elevado e a temperatura gerada é considerável.
Um dos métodos mais utilizados é a disposição final em depósitos de sal (halita). Estes depósitos são indicados pois são impermeáveis e isolam a circulação das águas de subsolo, além do que os sais possuem um comportamento muito plástico não gerando fraturas. Os sais possuem altas taxas de condutividade termal e assim absorve o calor gerado pelo lixo atômico.
O lixo atômico normalmente é depositado em buracos secos nas partes mais profundas das minas de sal. Após o depósito, a boca da mina é lacrada (concretada).
Resíduos de mineração - estes tipos de resíduos incluem: depósitos de rejeitos; alterações no terreno; mudanças na composição dos terrenos; resíduos sólidos, líquidos e gasosos devido ao refino e produção.
RECURSOS MINERAIS
Os minerais mais importantes dos quais a civilização atua, depende constituem uma insignificante e pequena parte da crosta terrestre, enquanto que outros minerais formadores de rochas tais como quartzo, feldspatos, calcita e argilas, são abundantes e amplamente distribuídos. Cobre, estanho, ouro e outros minerais metálicos ocorrem em quantidades medidas em “partes por milhão”. A questão importante é como essas pequenas quantidades de minerais foram concentradas em depósitos grandes o suficiente para serem explorados. A resposta é simples: eles foram trabalhados e retrabalhados pelos processos geológicos dos diferentes sistemas dinâmicos da Terra.
Os processos geológicos, incluindo atividade ígnea, metamorfismo, sedimentação, intemperismo e deformação da crosta são responsáveis pela gênese dos minerais que utilizamos. Dessa forma, a ocorrência ou a ausência de um determinado mineral em uma região qualquer é condicionado pelos processos geológicos.
É fundamental entender que os processos geradores e de concentração de minerais são muito lentos e que a taxa de reposição é imensamente menor do que a taxa de consumo. Temos de entender que os depósitos minerais são finitos e não renováveis. Tendo isso em mente, podemos dizer o quanto de minério que nos resta para utilizar. Nossos recursos são como uma conta bancária que nunca recebe depósito havendo apenas retiradas. Chega uma hora que os recursos acabarão.
Existem hoje pouca áreas com potencial para depósitos minerais que estão sendo estudadas e que ainda não estão sendo exploradas. A maioria dos países já estudaram e mapearam suas reservas minerais, sendo que dessa forma o inventário dos recursos naturais da Terra está quase que completo. Nós praticamente sabemos do montante de recursos naturais ainda disponíveis e sabemos por quanto tempo ainda poderemos utilizá-los.
Os depósitos de minerais podem ser formados por a) processos ígneos; b) processos metamórficos; c) processos sedimentares; d) processos intempéricos.
FONTES ENERGÉTICAS
Fontes energéticas renováveis
Energia solar
Energia das águas
Energia das marés
Combustíveis fósseis
Carvão
Petróleo e gás natural
Energia nuclear
LIMITES DO CRESCIMENTO E CONSUMO
O consumo dos recursos naturais está ocorrendo em uma taxa fenomenal. Uma reflexão sobre ao momento atual vemos que o rápido crescimento da população e das indústrias que vem prevalescendo nas últimas décadas não é normal. O período em que vivemos talvez seja o mais anormal na história da humanidade. As atuais taxas de crescimento alidas ao consumo dos recusos naturais representa nosso problema mais sério. Temos que fazer uma revisão séria nos nossos sistemas economicos e sociais os quais, atualmente, são baseados nos conceitos de que o crescimento deve ser permanente e que o crescimento deve ocorrer para a sociedade prosperar.
Sabemos que a Terra é um planeta dinâmico. As rochas, os minerais e as fontes energéticas são formadas por processos geológicos específicos que operam dentro dos sistemas dinâmicos da Terra. A distribuição dos recursos minerais nos continentes não é homogênea. Alguns continentes e países possuem recursos minerais enquanto que outros não. O Havaí por exemplo se desenvolveu exclusivamente por sucessivas erupções vulcânicas de composição basáltica, assim esta ilha não tem um bom potencial para petróleo e gás natural, não importa como esta ilha será explorada. Em compensação, depósitos minerais são recursos não renováveis. Uma vez que é extraído todo o minério, ele acaba para sempre.
A moderna indústria se desenvolveu principalmente durante o último século. A nossa civilização difere de todas as outras pela quantidade de energia e recursos que estamos utilizando e pela nossa taxa de crescimento. É importante considerar como os recursos são utilizados e a taxa de consumo de cada recurso individualmente.
Talvez o ponto mais crítico seja o fato de que a taxa de consumo dos recursos naturais não é constante. Ela aumenta exponencialmente. O crescimento exponencial do consumo é resultante tanto do crescimento populacional como do aumento anual per capita do consumo. Em outras palavras, o crescimeto do consumo é exponencial devido ao aumento da população e devido ao crescimento do padrão de vida.
O limite do crescimento não será imposto pela população mas sim será fator da escassez de recursos naturais.
A interação de algumas das diversas variáveis, a nível mundial, está ilustrada na figura abaixo. A comida, produção industrial e população continuarão crescendo exponencialmente até a rápida diminuição dos recursos naturais quando então ocorrerá um declínio no crescimento industrial (aproximadamente em 2025).
O crescimento exponencial em nosso planeta é impossível. Na realidade a transição de uma situação “estável” para uma fase de declínio ja começou. Assim a nossa postura frente aos problemas tecnológicos, biológicos e sociais não pode ser mantida. Necessitamos de ajustes na nossa atual cultura voltada apenas para o crescimento, caso contrário as conseqüências podem ser catastróficas.