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Relação entre adsorção de metais pesados e atributos químicos e físicos de classes de solo do Brasil

Relationship between heavy metals adsorption and chemical and physical attributes of soil classes from Brazil

Resumos

Este trabalho objetivou avaliar quais parâmetros obtidos dos modelos de isotermas de Freundlich e Langmüir melhor descrevem a adsorção de metais pesados em solos intemperizados e identificar a relação entre os parâmetros selecionados e os atributos químicos, físicos e mineralógicos de 12classes de solo do Brasil. Os solos foram coletados pela EMBRAPA-CNPS em diversos levantamentos nas regiões: Sul, Sudeste e Norte do País. Avaliou-se, por meio da análise de trilha, o desdobramento do coeficiente de correlação entre variáveis dependentes, obtidas através das isotermas de adsorção (parâmetros de adsorção), e variáveis independentes (atributos químicos e físicos do solo), bem como os efeitos diretos e indiretos para os elementos Cd, Cu, Pb e Zn. Os atributos do solo: argila, carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, ferro extraído pelo citrato ditionito-bicarbonato e alumínio extraído pelo ataque sulfúrico foram os que apresentaram maiores coeficientes de correlação simples com os parâmetros de adsorção, tendo sido utilizados no modelo da análise de trilha para explicar a adsorção de metais pesados. A análise de trilha mostrou-se como uma ferramenta importante no estudo do comportamento dos metais pesados no solo. As constantes K F de isotermas de Freudlich e capacidade-tampão máxima (K Lb) de Langmuir apresentaram os coeficientes de determinação mais elevados e os menores valores do efeito da variável residual para todos os metais estudados. As variáveis que mais contribuíram com a adsorção de metais pesados foram carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, pH, argila e alumínio total.

Cd; Cu; Pb; Zn; Isotermas de adsorção; Freundlich; Langmüir


The objectives of this study were to evaluate the parameters from isotherms of Freundlich and Langmüir that best reflect the adsorption of heavy metals in weathered soils, and to identify the relationship between the selected parameters and the chemical, physical and mineralogical attributes of twelve representative soil classes from Brazil.The soils were collected by EMBRAPA-CNPS during various surveys in the Southern, Southeastern and Northern areas of Brazil.The correlation coefficient among dependent variables, obtained through the isotherms of adsorption (parameters of adsorption), independent variables (chemical and physical attributes), and the direct and indirect effects for the elements Cd, Cu, Pb and Zn, were evaluated through path analysis.The soil attributes clay content, organic carbon, effective cation exchange capacity, iron extracted by citrate dithionite-bicarbonate and aluminum extracted by sulfuric acid presented the highest simple correlation coefficients with the parameters of adsorption, and were used in the path analysis models to explain the adsorption of heavy metals. Path analysis was an important tool in the study of heavy metal behavior in soil.The constants K F of isotherms of Freudlich and maximum buffer capacity (K Lb), of Langmuir, presented the highest determination coefficients and the lowest residual variable effect values for all the metals studied.The variables that contributed most to the adsorption of heavy metals were organic carbon, effective cation exchange capacity, pH, clay content and aluminum extracted by sulfuric acid.

Cd; Cu; Pb; Zn; adsorption isotherms; Freundlich; Langmüir


SEÇÃO II - QUÍMICA E MINERALOGIA DO SOLO

Relação entre adsorção de metais pesados e atributos químicos e físicos de classes de solo do Brasil(1 (1 ) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor, apresentada ao Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJ. Seropédica (RJ). Pesquisa realizada com recursos da FAPERJ. )

Relationship between heavy metals adsorption and chemical and physical attributes of soil classes from Brazil

W. S. AraújoI; N. M. B. Amaral SobrinhoII; N. MazurII; P. C. GomesIII, †

IPesquisador da EMBRAPA-CNPS. Rua Jardim Botânico1024, CEP22460-000 Rio de Janeiro (RJ). Bolsista do CNPq

IIProfessor do Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJ. CEP 23851-970 Seropédica (RJ). Bolsista do CNPq. E-mail: nelmoura@ufrrj.br

IIIProfessor do Departamento de Ciência do Solo, Universidade Federal de Lavras - UFLA. In memoria

RESUMO

Este trabalho objetivou avaliar quais parâmetros obtidos dos modelos de isotermas de Freundlich e Langmüir melhor descrevem a adsorção de metais pesados em solos intemperizados e identificar a relação entre os parâmetros selecionados e os atributos químicos, físicos e mineralógicos de 12classes de solo do Brasil. Os solos foram coletados pela EMBRAPA-CNPS em diversos levantamentos nas regiões: Sul, Sudeste e Norte do País. Avaliou-se, por meio da análise de trilha, o desdobramento do coeficiente de correlação entre variáveis dependentes, obtidas através das isotermas de adsorção (parâmetros de adsorção), e variáveis independentes (atributos químicos e físicos do solo), bem como os efeitos diretos e indiretos para os elementos Cd, Cu, Pb e Zn. Os atributos do solo: argila, carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, ferro extraído pelo citrato ditionito-bicarbonato e alumínio extraído pelo ataque sulfúrico foram os que apresentaram maiores coeficientes de correlação simples com os parâmetros de adsorção, tendo sido utilizados no modelo da análise de trilha para explicar a adsorção de metais pesados. A análise de trilha mostrou-se como uma ferramenta importante no estudo do comportamento dos metais pesados no solo. As constantes KF de isotermas de Freudlich e capacidade-tampão máxima (KLb) de Langmuir apresentaram os coeficientes de determinação mais elevados e os menores valores do efeito da variável residual para todos os metais estudados. As variáveis que mais contribuíram com a adsorção de metais pesados foram carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, pH, argila e alumínio total.

Termos de Indexação: Cd, Cu, Pb, Zn, Isotermas de adsorção, Freundlich, Langmüir.

SUMMARY

The objectives of this study were to evaluate the parameters from isotherms of Freundlich and Langmüir that best reflect the adsorption of heavy metals in weathered soils, and to identify the relationship between the selected parameters and the chemical, physical and mineralogical attributes of twelve representative soil classes from Brazil.The soils were collected by EMBRAPA-CNPS during various surveys in the Southern, Southeastern and Northern areas of Brazil.The correlation coefficient among dependent variables, obtained through the isotherms of adsorption (parameters of adsorption), independent variables (chemical and physical attributes), and the direct and indirect effects for the elements Cd, Cu, Pb and Zn, were evaluated through path analysis.The soil attributes clay content, organic carbon, effective cation exchange capacity, iron extracted by citrate dithionite-bicarbonate and aluminum extracted by sulfuric acid presented the highest simple correlation coefficients with the parameters of adsorption, and were used in the path analysis models to explain the adsorption of heavy metals. Path analysis was an important tool in the study of heavy metal behavior in soil.The constants KF of isotherms of Freudlich and maximum buffer capacity (KLb), of Langmuir, presented the highest determination coefficients and the lowest residual variable effect values for all the metals studied.The variables that contributed most to the adsorption of heavy metals were organic carbon, effective cation exchange capacity, pH, clay content and aluminum extracted by sulfuric acid.

Index terms: Cd, Cu, Pb, Zn, adsorption isotherms, Freundlich, Langmüir.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em junho de 2000

Aprovado em outubro de 2001

  • AMARAL SOBRINHO, N.M.B.; VELLOSO, A.C.X.; COSTA, L.M. & OLIVEIRA, C. Mobilidade de metais pesados em solo tratado com resíduo siderúrgico ácido. R. Bras. Ci. Solo, 22:345-353, 1998.
  • BARROW, N.J. The description of phosphorus adsorption curves. Soil Sci., 29: 447-462, 1978.
  • BASTA, N.T.; PANTONE, D.J. & TABATABAI, M.A. Path analysis of heavy metal adsorption by soil. Agron. J., 85:1054-1057, 1993.
  • CANELLAS, L.P.; SANTOS, G.A.; AMARAL SOBRINHO, N.M.B.; MORAES, A.A. & RUMJAMEK, V.M. Adsorção de Cu e Cd em ácidos húmicos extraídos de resíduos orgânicos de origem urbana. R. Ci. Rural, 29:21-26, 1999.
  • CRUZ, C.D. & REGAZZI, A J. Análise de Trilha. In: CRUZ, C.D. & REGAZZI, A.J., eds. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1993. p.77-90.
  • EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, 1997. 212p.
  • FONTES, M.P.F. & WEED, S.B. Iron oxides in selected Brazilian Oxisols: I. Mineralogy. Soil Sci. Soc. Am. J., 55:1143-1149, 1991.
  • GREENLAND, D.J. Interaction between humic and fulvic acids and clay soils. Sci., 111:34-41, 1971.
  • GUNARY, D. A new adsorption isotherm for phosphate in soil. Soil Sci., 21:72-77, 1970.
  • HSU, P.H. Aluminum oxides and oxyhydroxides. In: DIXON, J.B. & WEED, S.B., eds. Minerals in soil environments. 2.ed. Madison, Soil Science Society of America, 1989. p.331-378.
  • MAZUR, N. Biossignificância de níquel, chumbo, zinco e cobre em solos que receberam composto de resíduo sólido urbano. Viçosa, Universidade Federal de Viçosa, 1997. 135p. (Tese de Doutorado)
  • NAIDU, R.; BOLAN, N.S. & TILLER, K.G. Ionic-strenght and pH effects on the sorption of cadmium and the surface charge soils. Eur. J. Soil Sci., 45:419-429, 1994.
  • NAIDU, R.; SUMMER, M.E. & HARTER, R.D. Sorption of heavy metals in strongly weathered soils. Environ. Geochem. Health, 20:5-9, 1998.
  • OLSEN, S.R. & WATANABE, F.S. A method to determine a phosphorus adsorption maximum of soil as measured by the Langmüir isotherm. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 21:144-149, 1957.
  • PIERZYNSKI, G.M. & SCHWAB, A.P. Bioavailability of zinc, cadmium, and lead in a metal-contaminated alluvial soil. J. Environ. Qual., 22:247-254, 1993.
  • SPARK, K.M.; WELLS, J.D. & JOHNSON, B.B. Characterizing trace metal adsorption on kaolinite. Eur. J. Soil Sci., 46:633-640, 1995.
  • SPOSITO, G. On the Langmüir equation in the interpretation of adsorption phenomena. II. The two-surface Langmüir equation. Soil Sci. Soc. Am. J., 46:1174-1252, 1982.
  • (1
    ) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor, apresentada ao Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJ. Seropédica (RJ). Pesquisa realizada com recursos da FAPERJ.
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      30 Set 2014
    • Data do Fascículo
      Mar 2002

    Histórico

    • Recebido
      Jun 2000
    • Aceito
      Out 2001
    Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Departamento de Solos - Edifício Silvio Brandão, s/n, Caixa Postal 231 - Campus da UFV, CEP 36570-900 - Viçosa-MG, Tel.: (31) 3612-4542 - Viçosa - MG - Brazil
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