Modelagem por Complexação de Superfície em Solos de Carga Variável: Predição da Adsorção de Cádmio

Marchi, Giuliano; Vilar, Cesar Crispim; O’Connor, George; Oliveira, Letuzia Maria de; Reatto, Adriana; Rein, Thomaz Adolph

doi:10.1590/01000683rbcs20140529

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Revista Brasileira de Ciência do Solo

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Sumário

SECTION 2 - SOIL PROCESSES AND PROPERTIES • Rev. Bras. Ciênc. Solo 39 (5) • Sep-Oct 2015 • https://doi.org/10.1590/01000683rbcs20140529 copiar

Modelagem por Complexação de Superfície em Solos de Carga Variável: Predição da Adsorção de Cádmio

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

Constantes de equilíbrio intrínsecas de 22 Latossolos brasileiros representativos da região do Cerrado foram estimadas por meio de um experimento de adsorção de cádmio. As constantes de equilíbrio foram ajustadas a dois modelos de superfície de complexação: camada difusa e capacitância constante. As constantes de equilíbrio intrínsecas foram otimizadas pelo programa FITEQL e pelo cálculo manual usando o programa Visual MINTEQ no modo “sweep” e planilhas do Excel. Dados dos dois modelos foram incorporados ao Visual MINTEQ. As constantes estimadas pelo FITEQL e incorporadas ao Visual MINTEQ falharam ao predizer acuradamente os dados observados. Entretanto, os dados brutos de saída do FITEQL geraram bons resultados quando os valores preditos foram comparados diretamente aos observados, em vez de incorporar as constantes estimadas ao Visual MINTEQ. A predição das reações de adsorção de Cd na superfície do solo pelas constantes de equilíbrio intrínsecas otimizadas pelos cálculos manuais e incorporadas ao Visual MINTEQ foram confiáveis e podem ser utilizadas sob diversas situações ambientais.

constantes de equilíbrio intrínsecas; Latossolos; FITEQL; Visual MINTEQ; programa de equilíbrio químico

Soil	Municipality, State	Coordinate	Mineralogical⁽³⁾					H₂SO₄/NaOH method⁽⁴⁾			T

			Ct	Gb	Gt	Hm	An	Si	Al	Fe
			g kg^-1								mmol_c kg^-1

1⁽¹⁾	Sete Lagoas, MG	S 19° 27’ 18’’ W 44° 11’ 01’’	691	141	75	69	16	134	200	88	136.4
2	São Gotardo, MG	S 19° 16’ 50’’ W 46° 09’ 13’’	108	571	206	34	57	23	241	133	101.9
3	Uberaba, MG	S 19° 42’ 13’’ W 47° 57’ 35’’	228	262	193	179	107	45	151	205	38.9
4	Itumbiara, GO	S 18° 17’ 07’’ W 49° 14’ 21’’	173	399	242	109	56	35	198	197	90.8
5	Balsas, MA	S 07° 27’ 41’’ W 46° 01’ 04’’	921	0	91	0	17	164	184	48	20.9
6	Balsas, MA	S 08° 30’ 55’’ W 46° 44’ 55’’	665	196	95	42	17	128	211	77	66.9
7	Correntina, BA	S 13° 47’ 36’’ W 45° 52’ 56’’	865	15	83	13	25	151	180	51	19.3
8	Buritis, MG	S 15° 21’ 24’’ W 46° 41’ 38’’	603	324	57	0	28	110	240	31	40.6
9	Planaltina, DF	S 15° 36’ 53’’ W 47° 45’ 02’’	355	507	112	0	23	69	261	60	75.5
10	Planaltina, DF	S 15° 35’ 55’’ W 47° 42’ 28’’	634	195	61	108	17	112	208	106	79.2
11	Planaltina, DF	S 15° 36’ 36’’ W 47° 44’ 14’’	259	529	185	0	19	44	240	93	44.7
12	Campo Grande, MS	S 20° 25’ 03’’ W 54° 42’ 01’’	511	139	165	152	33	95	170	185	89.3
13	Campo Grande, MS	S 20° 25’ 40’’ W 54° 43’ 28’’	623	102	88	156	25	117	176	152	99.6
14	Itiquira, MT	S 17° 26’ 41’’ W 54° 15’ 51’’	776	41	58	103	19	138	175	99	45.7
15	Porto Nacional, TO	S 10° 31’ 35’’ W 48° 20’ 30’’	425	403	149	0	23	76	236	78	46.5
16	Porto Nacional, TO	S 10° 56’ 19’’ W 48° 18’ 07’’	630	251	60	55	17	113	215	69	26.5
17	Uruçuí, PI	S 07° 28’ 07’’ W 44° 16’ 32’’	839	1	150	0	23	154	177	75	64.8
18	Panamá, GO	S 18° 11’ 46’’ W 49° 17’ 00’’	430	222	107	189	30	82	180	181	153.7
19	Canarana, MT	S 13° 31’ 29’’ W 52° 19’ 02’’	250	522	68	121	21	46	240	119	71.8
20	Sapezal, MT	S 13° 32’ 23’’ W 58° 29’ 58’’	504	309	84	78	19	93	222	99	95.6
21A⁽²⁾	Brasília, DF	S 15° 36’ 92’’ W 47° 45’ 78’’	355	514	131	0	-	212	610	151	59.5
21B	Brasília, DF	S 15° 36’ 92’’ W 47° 45’ 78’’	412	442	146	0	-	239	564	163	17.5
22A	Brasília, DF	S 15° 13’ 24’’ W 47° 42’ 15’’	561	273	112	54	-	315	482	187	108.1
22B	Brasília, DF	S 15° 13’ 24’’ W 47° 42’ 15’’	591	241	93	75	-	327	465	188	30.6
23A	Brasília, DF	S 15° 14’ 08’’ W 47° 46’ 37’’	474	326	55	145	-	265	481	233	169.3
23B	Brasília, DF	S 15° 14’ 08’’ W 47° 46’ 37’’	399	405	0	196	-	226	514	239	55.9

Soil	Clay	Sand	OC⁽³⁾	A ⁽⁴⁾
	g kg^-1			m² g^-1

1	836	95	32.1	81
2	877	28	31.3	86
3	209	719	9.9	33
4	700	106	26.9	148
5	182	767	5.2	11
6	396	550	17.4	43
7	137	841	5.6	11
8	363	611	11.8	35
9	841	115	24.4	88
10	672	263	21.3	84
11	176	759	11.6	25
12	454	466	22.3	81
13	521	403	23.2	80
14	169	811	10.6	14
15	368	574	12.4	34
16	268	672	7.2	20
17	138	712	14.5	28
18	695	53	36.6	133
19	433	519	20.7	48
20	814	158	27.1	65
21A⁽²⁾	600	230	26.5	51
21B	750	160	0.2	65
22A	670	220	20.1	56
22B	700	160	5.9	65
23A	670	230	0.7	86
23B	750	180	0.2	96

Surface acidity constant⁽²⁾	Input parameter
Diffuse layer model
log K_a1^int= 2.93 log K_a2^int= -5.92	Site concentration (mmol kg^-1) = 109.9
Constant capacitance model
log K_a1^int= 3.51 log K_a2^int= -5.94	Site concentration (mmol kg^-1) = 113.7 Capacitance (F m^-2) = 1.06
Common input parameter⁽³⁾

Reaction	log K

	I⁽⁴⁾ = 0	I = 0.1 (Davies)⁽⁵⁾	I = 0.1 (SIT)⁽⁶⁾

Cd²⁺ +Cl^- =CdCl⁺_(aq)	1.980	2.410	2.397
Cd²⁺ + 2Cl^- =CdCl_2(aq)	2.600	3.244	3.206
Cd²⁺ +OH^- =CdOH⁺_(aq)	-10.097	-9.667	-9.691
Cd²⁺ +OH^- =CdOH_(aq)³⁺	-9.397	-9.397	-9.440
Cd²⁺ + 2OH^- =Cd(OH)_2(aq)	-20.294	-19.650	-19.690
Cd²⁺ + 3OH^- =Cd₂(OH)⁺_3(aq)	-33.3	-32.656	-32.702
Na⁺ +OH^- =NaOH_(aq)	-13.897	-13.682	-13.687
Na⁺ +Cl^- =NaCl_(aq)	-0.300	-0.085	-0.089
H₂0 +H₂0 =H₃0 + OH^-	-13.997	-13.782	-13.796

	DLM		CCM

	FITEQL 4.0
	log K _SOCd ^int	WSOS/DF⁽²⁾	log K _SOCd ^int	WSOS/DF

Average	-2.24	30.63	-2.17	31.16
SD⁽³⁾	0.64	18.50	0.65	19.52
CI of mean⁽⁴⁾	0.29		0.29
	Hand calculation using Visual MINTEQ

	log K _SOCd ^int	SSE⁵	log K _SOCd ^int	SSE

Average	-1.95	3.93 × 10^-10	-1.79	3.79 × 10^-10
SD⁽³⁾	0.41	2.60 × 10^-10	0.39	2.60 × 10^-10
CI of mean⁽⁴⁾	0.18		0.17

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[1] * Corresponding author. E-mail:giuliano.marchi@embrapa.br