Questão 89 — ENEM 2016 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Biologia → Ecologia (ciclo biogeoquímico do nitrogênio)
• ⚡ Nível: Médio — exige relacionar dados químicos de um solo (excesso de amônio e falta de nitrito/nitrato) com a etapa específica do ciclo do nitrogênio responsável por essa conversão.
• 🎯 Tema/Habilidade: Ciclo do nitrogênio e suas etapas (fixação, amonização, nitrificação, assimilação, desnitrificação) aplicadas a um problema agrícola real.
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Identifique a etapa do ciclo do nitrogênio que converte amônio em nitrito e nitrato, já que esses últimos estão em baixa concentração no solo."
• Palavras-chave decisivas: amônio (NH₄⁺) elevado, nitrito e nitrato (NO₂⁻/NO₃⁻) baixos, queda de produtividade
• Armadilha típica: confundir "fixação de nitrogênio" (que produz amônio, o composto que já está em excesso) com a etapa que falta, ou confundir "amonização" (também produtora de amônio, a partir de matéria orgânica) com a etapa responsável pelos íons que estão em falta.
• O que a resposta precisa demonstrar: compreensão de que o problema não é falta de nitrogênio no solo, mas sim uma falha na conversão química do amônio em nitrito e depois em nitrato — processo que só pode ser atribuído à nitrificação.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Fixação de nitrogênio: conversão do N₂ atmosférico (gás inerte) em amônia/amônio (NH₃/NH₄⁺), realizada por bactérias fixadoras (livres ou simbióticas, como Rhizobium em leguminosas) e cianobactérias. É a "porta de entrada" do nitrogênio no ciclo biológico.
• Amonização (mineralização): decomposição de matéria orgânica morta (restos de plantas, animais, excretas) por bactérias e fungos decompositores, liberando nitrogênio na forma de amônio (NH₄⁺) de volta ao solo.
• Nitrificação: processo em duas etapas realizado por bactérias quimiossintetizantes (nitrificantes) do solo — primeiro as bactérias do gênero Nitrosomonas oxidam o amônio (NH₄⁺) a nitrito (NO₂⁻); em seguida, bactérias do gênero Nitrobacter oxidam esse nitrito a nitrato (NO₃⁻), forma mais facilmente absorvida pelas raízes das plantas.
• Assimilação: absorção do nitrogênio inorgânico (principalmente nitrato, e também amônio) pelas raízes das plantas, que o incorporam em moléculas orgânicas como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos.
• Desnitrificação: conversão do nitrato (NO₃⁻) de volta a N₂ gasoso (ou N₂O), realizada por bactérias desnitrificantes em condições de baixo oxigênio (solos encharcados/anaeróbios), devolvendo o nitrogênio à atmosfera e fechando o ciclo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "concentrações elevadas do íon amônio (NH₄⁺)" → indica que o nitrogênio está entrando no solo normalmente (seja por fixação, seja por amonização da matéria orgânica), pois o amônio está se acumulando sem ser convertido adiante.
• Evidência 2: "baixas dos íons nitrito (NO₂⁻) e nitrato (NO₃⁻)" → revela que a etapa seguinte do ciclo, que transforma amônio em nitrito e depois em nitrato, não está ocorrendo de forma eficiente. Como o nitrato é a principal forma de nitrogênio absorvida pelas plantas, sua escassez explica diretamente a queda de produtividade do arroz.
• Síntese: o quadro químico descrito (amônio acumulado + nitrito e nitrato escassos) é a "assinatura" de uma nitrificação deficiente — o gargalo está exatamente na etapa que converteria o excesso de amônio nos íons que faltam.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o que está sobrando e o que está faltando

O enunciado fornece dois dados químicos complementares: (1) NH₄⁺ em concentração elevada; (2) NO₂⁻ e NO₃⁻ em concentração baixa. Isso significa que o "insumo" (amônio) está disponível no solo, mas o "produto" (nitrito e nitrato) não está sendo formado na quantidade esperada. A pergunta não é "de onde vem o nitrogênio", mas sim "em qual etapa o amônio deveria virar nitrito/nitrato".

Subpasso 4.2 — Relacionar a transformação química com a etapa do ciclo

No ciclo biogeoquímico do nitrogênio, a única etapa que tem como reagente o amônio (NH₄⁺) e como produtos o nitrito (NO₂⁻) e, na sequência, o nitrato (NO₃⁻) é a nitrificação. Esse processo ocorre em duas fases sequenciais, realizadas por bactérias quimiossintetizantes do solo:

NH₄⁺ → (Nitrosomonas) → NO₂⁻ → (Nitrobacter) → NO₃⁻

Se essa etapa estiver comprometida — por exemplo, por acidez excessiva do solo, encharcamento (falta de oxigênio, já que a nitrificação é um processo aeróbio), uso de defensivos que inibem as bactérias nitrificantes, ou desequilíbrio microbiológico — o amônio se acumula (pois continua sendo produzido por fixação e amonização) e o nitrito/nitrato ficam escassos (pois deixam de ser formados).

Subpasso 4.3 — Verificação

Confirmando com a lógica do problema agrícola: como o nitrato é a principal forma de nitrogênio que as raízes absorvem com eficiência (assimilação), sua baixa disponibilidade explica diretamente a queda de produtividade do arroz relatada pelo produtor. Isso fecha o raciocínio: a etapa "em falta" no solo é a nitrificação, e é exatamente ela que produz os compostos (NO₂⁻ e NO₃⁻) mencionados como escassos no enunciado. A alternativa que nomeia essa etapa é a A) Nitrificação.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Nitrificação.

✅ Correta: é exatamente o processo que oxida o amônio (NH₄⁺) a nitrito (NO₂⁻) e depois a nitrato (NO₃⁻), realizado pelas bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter. É a etapa que, ao falhar, explica simultaneamente o excesso de amônio e a escassez de nitrito/nitrato descritos no enunciado.

B) Assimilação.

❌ Incorreta: a assimilação é a etapa em que as plantas absorvem o nitrogênio inorgânico do solo (principalmente nitrato) e o incorporam em compostos orgânicos, como aminoácidos e proteínas. Ela não forma nitrito nem nitrato — pelo contrário, ela consome esses íons. Se estivesse ocorrendo normalmente, ajudaria a explicar consumo, não a origem dos compostos que faltam.

C) Amonização.

❌ Incorreta: a amonização é o processo de decomposição da matéria orgânica que libera nitrogênio na forma de amônio (NH₄⁺), e não de nitrito ou nitrato. Essa etapa, na verdade, é uma das responsáveis por explicar por que o amônio está em excesso no solo, não por que o nitrito e o nitrato estão em falta.

D) Desnitrificação.

❌ Incorreta: a desnitrificação converte nitrato (NO₃⁻) de volta em nitrogênio gasoso (N₂), sendo realizada por bactérias anaeróbias em solos encharcados. Embora esse processo possa até contribuir para reduzir o nitrato disponível, ele parte do nitrato como reagente (não o produz) e não explica a formação — nem a falta — de nitrito, nem o acúmulo de amônio.

E) Fixação de nitrogênio.

❌ Incorreta: a fixação converte o nitrogênio gasoso atmosférico (N₂) em amônia/amônio (NH₃/NH₄⁺), realizada por bactérias fixadoras livres ou simbióticas. Essa etapa produz o composto que já está em excesso no solo (amônio), e não os compostos que estão em falta (nitrito e nitrato).

🏆 Gabarito: A — a nitrificação é a única etapa do ciclo do nitrogênio que tem o amônio como reagente e o nitrito/nitrato como produtos, explicando por que, quando ela falha, o solo acumula NH₄⁺ e fica pobre em NO₂⁻ e NO₃⁻.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a nitrificação converte quimicamente amônio em nitrito e nitrato; todas as demais etapas ou produzem amônio (fixação, amonização), ou consomem nitrato (assimilação, desnitrificação), sem formar os íons que o enunciado aponta como escassos.
• Padrão de cobrança: o ENEM frequentemente cobra o ciclo do nitrogênio a partir de um cenário aplicado (produtividade agrícola, adubação, poluição de rios por excesso de nitrato) e pede que o estudante associe dados químicos (quais íons estão presentes ou ausentes) à etapa correspondente do ciclo — e não apenas que decore definições soltas.
• Generalização: para resolver questões de ciclo do nitrogênio, sempre identifique o par reagente→produto de cada etapa (N₂→NH₄⁺ na fixação; matéria orgânica→NH₄⁺ na amonização; NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻ na nitrificação; NO₃⁻→compostos orgânicos na assimilação; NO₃⁻→N₂ na desnitrificação) e compare com os dados fornecidos no problema.
• Dica de eliminação rápida: ao ver "amônio em excesso" combinado com "nitrito/nitrato em falta", elimine de cara fixação e amonização (que produzem amônio, não resolvem o problema) e desnitrificação (que parte do nitrato, já escasso); sobra apenas a etapa que liga amônio a nitrito/nitrato: a nitrificação.
• Conexões: o tema se conecta a questões sobre eutrofização (excesso de nitrato em corpos d'água por escoamento de fertilizantes) e sobre relações mutualísticas em ecologia, como a simbiose entre bactérias fixadoras e raízes de leguminosas.