Adsorption of arsenate (HAsO<sub>4</sub><sup>2-</sup>) by the clay fraction of soils of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic

Poggere, Giovana Clarice; Melo, Vander de Freitas; Francelino, Márcio Rocha; Simas, Felipe Nogueira Bello; Schaefer, Carlos Ernesto Gonçalves Reynaud

doi:10.5935/1806-6690.20170002

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Revista Ciência Agronômica

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Sumário

Ciência do Solo • Rev. Ciênc. Agron. 48 (1) • Jan-Mar 2017 • https://doi.org/10.5935/1806-6690.20170002 copy

Adsorption of arsenate (HAsO₄^2-) by the clay fraction of soils of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

ABSTRACT

The aim of this study was to determine the maximum capacity for the adsorption of As(V) in the form of HAsO₄^2- (MACAs) by the clay fraction of soils in different environments of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic. Chemical and particle size analyses were carried out on air-dried fine earth. The amorphous material and MACAs in the clay fraction were quantified. Data from the chemical analysis, particle size analysis and clay fraction were correlated with the MACAs. The MACAs was low (3,554 mg kg^-1), with the profile under the ornithological influence of penguins displaying the highest values. The basic pH of the saturated solutions did not favour the adsorption of the deprotonated HAsO₄^2- species. The amount of clay in the soil was less important than the mineralogical composition in the dynamics of HAsO₄^2- retention, with the amorphous oxides of Al and Fe being mainly responsible for the adsorption of the pollutant.

Key words:
Environmental pollution; Specific and non-specific adsorption; Amorphous material

Altitude (m)	Coordenadas	Descrição do local
Perfil 1 - Cambisol Skeletic Turbic ⁽¹⁾ (1) Classificação dos perfis de solo segundo World Reference Base of Soil Resources ( ISSS, 2006 )
53	UTM Fuso 21E	Solo desenvolvido sobre andesito sulfatado / tufos vulcânicos na face oeste da Península Keller, sem influência ornitogênica; núcleos espaçados de Usnea antarctica
	426005,65 M
	3115696,43 M
Perfil 2 - Mollic Leptsol Ornithic ⁽¹⁾ (1) Classificação dos perfis de solo segundo World Reference Base of Soil Resources ( ISSS, 2006 )
45	UTM Fuso 21E	Solo desenvolvido sobre basalto na face oeste da Península Keller sob influência de ninho de Skua; Deschampsia antarctica,Usnea antarctica e briófitas
	425872,891 M
	3115890,39 N
Perfil 3 - Mollic Leptsol Ornithic ⁽¹⁾ (1) Classificação dos perfis de solo segundo World Reference Base of Soil Resources ( ISSS, 2006 )
43	UTM Fuso 21E	Solo desenvolvido sobre basalto na face oeste da Península Keller sob influência de ninho de Skua; Deschampsia antarctica, Usnea antarctica e briófitas
	425865,91 M
	3115888,09 M
Perfil 4 - Mollic Leptsol Ornithic ⁽¹⁾ (1) Classificação dos perfis de solo segundo World Reference Base of Soil Resources ( ISSS, 2006 )
93	UTM:Fuso 21E	Solo desenvolvido sobre andesito sulfatado no platô Nobong na Península Barton, com influência de pinguineira ativa; colonização de Usnea antarctica e briófitas
	0407785 M
	3098499 M

Hor.	Prof.	pH		SB	Al³⁺		H⁺	CTC		Al³⁺/H	P	C	Argila
	Prof.	pH		SB	KCl	CuCl₂	H⁺	efetiva	pH 7		P	C	Argila
	cm	H₂O	KCl	----------------------- cmol_c dm^-3 ----------------------							mg kg^-1	---- g kg^-1 -----
Perfil 1 - Cambisol Skeletic Turbic
A	0 - 5	4,9	3,6	12,9	18,2	22,2	5,2	31,0	36,2	3,5	48,1	6,0	252
Bi	5 - 40	4,2	3,3	6,2	27,8	29,2	7,7	34,0	41,7	3,6	19,0	4,2	268
C1	40 - 80	4,2	3,3	10,0	24,9	27,8	6,6	34,9	41,5	3,8	19,8	6,0	296
C2	80 - 95	4,2	3,3	12,3	24,4	24,6	5,9	36,7	42,6	4,1	23,2	6,9	324
Perfil 2 - Mollic Leptosol Ornithic
A1	0 - 5	5,5	4,2	18,1	0,7	6,1	5,3	18,9	24,1	0,1	72	15,3	136
A2	5 - 15	6,6	4,8	18,8	0,1	5,1	3,6	18,9	22,5	0,0	103	8,7	188
Perfil 3 - Mollic Leptsol Ornithic
A1	0 - 10	5,8	4,3	15,5	0,7	14,2	5,8	16,2	22,0	0,1	134	15,3	133
A2	10 - 25	6,8	5,0	20,2	0,1	6,7	5,7	20,3	26,0	0,0	488	9,6	192
B	25 - 35	7,1	5,0	23,1	0,1	2,7	2,7	23,2	25,9	0,0	292	5,1	296
Perfil 4 - Mollic Leptsol Ornithic
A	0 - 20	5,7	4,3	5,4	1,4	17,2	11,4	6,8	18,3	0,1	187	53,2	102
B	20 - 30	5,6	4,0	4,8	3,0	9,1	7,3	7,7	15,0	0,4	349	17,2	140

Horizonte	Profundidade (cm)	DRX ⁽¹⁾ (1) Argila natural.	DDRX ⁽²⁾ (2) argila após tratamento sequencial com pirofosfato de sódio, oxalato de amônio e hidróxido de sódio. Hb: hidrobiotita, Nj: natrojarosita, Ct: caulinita, Cl: clorita, Ja: jarosita, Mi: mica, Le: leucofosfita, Me: metavariscita, Pl: plagioclásio, Mn: minualita
Perfil 1 - Cambisol Skeletic Turbic
A	0 - 5	Hb, Nj, Ct, Cl, Ja, Mi	alofana e imogolita
Bi	5 - 40	Hb, Nj, Ct, Cl, Ja, Mi
C1	40 - 80	Hb, Nj, Ct, Cl, Ja, Mi
C2	80 - 95	Hb, Nj, Ct, Cl, Ja, Mi
Perfil 2 - Mollic Leptsol Ornithic
A1	0 - 5	Hb, Le, Ct, Cl, Mi	alofana e imogolita
A2	5 - 15	Hb, Le, Ct, Cl, Mi	alofana e imogolita
Perfil 3 - Mollic Leptsol Ornithic
A1	0 - 10	Mi, Le, Me, Ct, Cl	alofana e imogolita
A2	10 - 25	Mi, Le, Me, Ct, Cl
B	25 - 35	Mi, Le, Me, Ct, Cl
Perfil 4 - Mollic Leptsol Ornithic
A	0 - 20	Mi, Le, Ct, Ct, Pl, Mn	alofana e imogolita
B	20 - 30	Mi, Le, Ct, Ct, Pl, Mn	alofana e imogolita

Hor.	Prof. (cm)	PYR ⁽¹⁾ (1) Soma dos teores de óxidos de Al, Fe, Si da extração correspondente.			OA ⁽¹⁾ (1) Soma dos teores de óxidos de Al, Fe, Si da extração correspondente.			NaOH ⁽¹⁾ (1) Soma dos teores de óxidos de Al, Fe, Si da extração correspondente.			Fase amorfa ⁽²⁾ (2) Soma da massa da fase amorfa da fração argila extraída com os tratamentos sequenciais com PYR, OA e NaOH	pHNaF
		Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃
		---------------------------------------- g kg-1 ---------------------------------------
Perfil 1 - Cambisol Skeletic Turbic
A	0 - 5	5,2	6,3	4,4	7,1	8,0	2,0	2,0	6,1	0,2	152	8,8
Bi	5 - 40	4,7	7,0	4,7	4,1	3,9	9,9	4,5	11,4	0,2	152	8,6
C1	40 - 80	3,1	5,4	4,2	3,3	3,6	8,2	5,0	12,6	0,2	185	8,6
C2	80 - 95	5,8	9,6	4,2	3,4	3,8	6,9	6,2	12,4	0,3	157	8,6
Perfil 2 - Mollic Leptsol Ornithic
A1	0 - 5	5,0	5,5	2,9	9,3	5,1	10,7	9,8	8,4	0,4	151	8,9
A2	5 - 15	5,0	5,0	2,8	11,0	5,6	11,4	11,8	8,7	0,4	151	9,1
Perfil 3 - Mollic Leptsol Ornithic
A1	0 - 10	7,5	4,8	5,1	11,4	5,7	12,0	9,0	9,0	0,5	168	9,1
A2	10 - 25	12,9	5,2	11,4	11,8	6,4	10,3	8,0	8,9	0,3	175	9,5
B	25 - 35	3,0	4,8	1,3	5,3	4,3	4,3	9,2	8,5	0,2	99	8,8
Perfil 4 - Mollic Leptsol Ornithic
A	0 - 20	14,3	1,7	12,8	24,0	12,1	27,7	13,6	13,4	0,7	439	10,1
B	20 - 30	10,3	3,7	9,5	11,6	6,3	17,5	25,6	14,7	0,1	212	9,8

Parâmetro	r	Parâmetro	r	Parâmetro	r	Parâmetro	r
Argila	-0,76 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Al₂O₃PYR	0,70 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Al₂O₃OA	0,87 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Al₂O₃NaOH	0,66 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.
pHNaF	0,85 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	SiO₂PYR	-0,74 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	SiO₂OA	0,51	SiO₂NaOH	0,55
Amorfo	0,88 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃PYR	0,68 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃OA	0,71 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃NaOH	0,61 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.
TOTAL	0,88 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃PYR	0,68 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃OA	0,71 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.	Fe₂O₃NaOH	0,61 ^* * significativo ao nível de 5% de probabilidade.

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[1] *Autor para correspondência

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Adsorption of arsenate (HAsO42-) by the clay fraction of soils of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic

ABSTRACT

Adsorption of arsenate (HAsO₄^2-) by the clay fraction of soils of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic