Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2004.tde-11112004-144415
Documento
Autor
Nombre completo
Cindy Silva Moreira
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 2004
Director
Tribunal
Alleoni, Luis Reynaldo Ferracciu (Presidente)
Berton, Ronaldo Severiano
Rodella, Arnaldo Antonio
Título en portugués
Adsorção competitiva de cádmio, cobre, níquel e zinco em solos.
Palabras clave en portugués
adsorção competição
metal pesado do solo
propriedade físico-quimica do solo
química do solo
Resumen en portugués
Dentre os processos envolvidos no comportamento e biodisponiblidade dos
metais pesados nos solos, aqueles relacionados com a adsorção são de grande
importância. Tendo em vista a natureza multielementar do sistema solo-solução e a
complexidade das reações envolvidas, o conhecimento dos mecanismos de adsorção em
sistemas competitivos permite uma avaliação mais realista do comportamento dos
metais no solo. Os objetivos desse trabalho foram (i) avaliar a adsorção competitiva de
cádmio, cobre, níquel e zinco, tomadas da camada mais superficial (horizonte A) de 14
solos representativos dos do Estado de São Paulo; (ii) obter isotermas de adsorção em
sistemas competitivo e não-competitivo, utilizando a equação matemática de Langmuir
para simular a adsorção; (iii) estabelecer seqüências de afinidade metálica para cada solo
e (iv) estabelecer a relação entre o comportamento adsortivo dos metais e alguns
atributos dos solos, mediante estudos de correlações simples e regressões múltiplas. Ao
correspondente a 2,0 g de terra foram adicionados 20 mL de solução 0,01 mol L-1 de
NaNO3 (relação 1:10) contendo concentrações equimolares (0,017; 0,034; 0,085; 0,17;
0,255; 0,51; 0,85 e 1,275 mmol L-1) de Cu, Ni, Cd e Zn, na forma isolada (sistema não competitivo) e em conjunto (sistema competitivo). O conjunto foi agitado por 1 h e, em
seguida, as amostras foram centrifugadas a 1.100 rpm durante 10 minutos e filtradas. As
concentrações dos metais em solução foram determinadas por espectrofotometria de
absorção atômica. A quantidade de metal adsorvida foi estimada pela diferença entre a
concentração inicial e a concentração de equilíbrio. O Latossolo Vermelho eutroférrico,
o Nitossolo Vermelho eutroférrico, o Argissolo Vermelho-Amarelo (textura argilosa e
muito argilosa) e o Chernossolo Argilúvico foram os solos que apresentaram maior
capacidade de adsorção dos metais, enquanto que os menores valores de metais
adsorvidos foram do Neossolo Quartzarênico e do Argissolo Vermelho-Amarelo (textura
arenosa). A competição entre os metais diminuiu, de maneira, a adsorção máxima dos
mesmos. A seqüência de afinidade mais comum encontrada no sistema não-competitivo
foi Cu > Zn > Ni > Cd. No sistema competitivo, a seqüência mais comum foi Cu > Cd >
Zn > Ni. Em geral, o modelo de Langmuir simulou de maneira satisfatória a adsorção
dos metais. Os atributos que apresentaram correlação positiva com a adsorção máxima
dos metais foram pH, MnO, CTC efetiva e silte. A correlação foi negativa com os teores
de areia dos solos. Na regressão múltipla, as adsorções máximas de Zn, Cd e Ni
estiveram relacionadas a CTC efetiva e com MnO. Para o Cu, somente o conteúdo de
MnO relacionou-se com a adsorção máxima. Tais resultados reforçam a importância
desse óxido no comportamento de metais pesados em solos de regiões tropicais úmidas.
Título en inglés
Competitive adsorption of cadmium, copper, nickel and zinc in soils.
Palabras clave en inglés
adsorption - competition
soil chemistry
soil heavy metal
soil physical - chemical property
Resumen en inglés
Among the processes involved in the behavior and the bioavailabilty of heavy
metals in soil, those related with the adsorption are of great importance. Despite of the
multielementary nature of the soil-solution system and the complexity of the involved
reactions, the knowledge of the adsorption mechanisms in competitive systems allows a
more realistic evaluation of the metals behavior in the soil. The objectives of this work
was (i) to evaluate the competitive adsorption of cadmium, copper, nickel and zinc in
surface samples (A horizons) of 14 representative soils of the State of São Paulo, Brazil;
(ii) to obtain adsorption isotherms in competitive and non-competitive systems, using
the Langmuir model in order to simulate the adsorption; (iii) to establish metal affinity
sequences for each soil and (iv) to establish relationships between the adsorptive
behavior of metals and some soils attributes using simple correlations and multiple
regressions analysis. Two grams soil subsamples were set into 50 mL centrifuge tubes,
adding 20 mL of 0.01 mol L-1 NaNO3 solution (relation 1:10) at equimolar
concentrations (0.017; 0.034; 0.085; 0.17; 0.255; 0.51; 0.85 and 1.275 mmol L-1) of Cu,
Ni, Cd and Zn, in the isolated form (non-competitive system) and in set (competitive
system). The obtained suspensions were shaked during one hour, centrifuged afterwards (1,100 rpm) through 10 min and filtered. The metals concentrations in solution were
determined by atomic absorption spectrophotometry. The adsorbed metal amounts were
assumed to be equal to the difference between the initial amount and the metal
remaining content at the ending of the reaction period. The Rhodic Eutrudox,
Kandiudalf Eutrudalf, Typic Hapludult-2 (clayey-textured), Typic Hapludult (clayeytextured)
and Typic Haplaquoll presented the highest metals adsorption capacity,
whereas the lowest was observed for Typic Quartzipsamment and for Arenic Hapludult.
In general, the competition between metals diminished their maximum adsorption. In the
non-competitive system, the most common affinity sequence was Cu > Zn > Ni > Cd,
whereas in the competitive system, the most common sequence was Cu > Cd > Zn > Ni.
In general, the Langmuir model simulate satisfactorily the adsorption of metals of the
studied soils. The soils attributes presenting positive correlation with the maximum
adsorption of metals were pH, MnO, CTC and silt. The correlation was negative with the
soil sand content. Employing the multiple regression, the maximum adsorption of Zn,
Cd and Ni was found to be related with CTC and MnO, while for Cu only the MnO
content was related with it maximum adsorption. Such results pointed out the
importance of the manganese interactions as a controlling factor related to the behavior
of heavy metals in soils from tropical humid areas.
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Fecha de Publicación
2004-11-12