Nickel adsorption by soils in relation to pH, organic matter, and iron oxides

There is little information on nickel adsorption by Brazilian soils. The objective of this experiment was to determine the effect of pH, organic matter, and iron oxides on nickel adsorption by three soils: a clayey Anionic "Rhodic" Acrudox, a sandy clay loam Anionic "Xanthic" Acrudox, and a clayey Rhodic Hapludalf. Soil samples were collected from the 0-0.2 m layer and treated to eliminate organic matter and iron oxides. The nickel adsorption was evaluated in the original samples and in those treated to remove organic matter and to remove both, organic matter and iron oxides, using 2 g soil + 20 mL of 0.01 mol L-1 CaCl2 solution containing 5 mg L-1 Ni, pH varying from 3.5 to 7.5. The nickel adsorption decreased with the elimination of organic matter. For the samples without organic matter and iron oxides, adsorption decreased only in the Anionic "Rhodic" Acrudox. The pH was the main factor involved in nickel adsorption variation, and for soil samples without organic matter and iron oxides, the maximum adsorption occurred at higher pH values.

Há poucas informações disponíveis na literatura quanto à adsorção de níquel em solos do Brasil. O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do pH, da matéria orgânica, e dos óxidos de ferro na adsorção de níquel em amostras da camada superficial (0 a 0,20 m) de um Latossolo Vermelho acriférrico típico (LVwf), textura argilosa, um Latossolo Amarelo ácrico típico (LAw), textura argilo-arenosa e um Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef), textura muito argilosa. Foram utilizadas amostras de solo natural, de solo sem matéria orgânica (MO), e de solo sem matéria orgânica e sem óxidos de ferro, para fazer envelopes de adsorção (2,0 g de solo + 20 mL de solução contendo 5 mg L-1 de Ni em CaCl2 0,01 mol L-1, variando o pH de 3,5 a 7,5). A adsorção de níquel diminuiu com a eliminação da MO; a eliminação de MO e de óxidos de Fe só provocou diminuição na média de adsorção no LVwf; o pH foi o principal fator de variação na adsorção de níquel e, com a eliminação da MO e dos óxidos de Fe, os picos de adsorção foram atingidos a valores mais elevados de pH.

Copper desorption in a soil with variable charge

Adsorption processes of heavy metals in soils have been more extensively studied than desorption, in spite of this latter process being related to nutrient bioavailability in the soil solution. Copper desorption from surface (0-0.2 m) and subsurface (1.0 - 1.2 m) samples of an Anionic Acrudox was studied at two pH values (4.5 and 7.5). Soil samples were incubated with Cu rates varying from 0 to 400 mg kg-1, during 4 and 12 weeks, in the presence of CaCl2 as support electrolyte at concentrations of 0.01 and 0.001 mol L-1. Complete soil adsorption of added Cu was observed at pH 7.5 in all incubation periods, indicating that a 24h-shaking period was enough to reach equilibrium and maximum adsorption. Copper adsorption varied with the incubation period and was much lower at pH 4.5 than at pH 7.5, after the 24 hour-incubation period. After 4 and 12 weeks, Cu adsorption values were higher and similar for all soil samples, irrespective of pH or depth of sampling. The effect of the incubation period on soil Cu adsorption surpassed the pH effect for all Cu rates. The hysteresis was expressive, suggesting that Cu enhances high-energy bonds with the soil colloids. Calcium chloride was not efficient in promoting native soil Cu desorption in the studied concentrations.

A adsorção de metais pesados aos solos é mais estudada do que sua dessorção. No entanto, o processo de dessorção está diretamente relacionado à disponibilidade dos elementos às plantas. A dessorção de cobre em amostras superficiais (0-0,2 m) e subsuperficiais (1,0-1,2 m) de um Latossolo Vermelho acriférrico foi estudada em dois valores de pH (4,5 e 7,5). Foram adicionados até 400 mg kg-1 de Cu em amostras incubadas por 4 e 12 semanas, tendo o CaCl2 como eletrólito suporte nas concentrações de 0,01 e 0,001 mol L-1. No pH mais elevado (7,5), em todos os períodos de incubação, as amostras adsorveram praticamente todo o cobre adicionado, indicando que o tempo de 24 h de agitação para se atingir o equilíbrio foi suficiente para atingir a adsorção máxima. A adsorção de Cu variou com o tempo de incubação do elemento com o solo. No pH mais baixo (4,5), a adsorção foi bem menor após 24 h de incubação. Após 4 e 12 semanas, as adsorções foram elevadas e semelhantes para todas as amostras, independentemente da profundidade e do pH. Para todas as doses estudadas, o efeito do tempo de incubação na adsorção de cobre pelo solo sobrepujou o efeito do pH. O fenômeno de histerese foi expressivo, sugerindo que o Cu forma ligações de alta energia com os colóides do solo. O cloreto de cálcio não foi eficiente para dessorver cobre nativo do solo.

Copper desorption in a soil with variable charge

Adsorption processes of heavy metals in soils have been more extensively studied than desorption, in spite of this latter process being related to nutrient bioavailability in the soil solution. Copper desorption from surface (0-0.2 m) and subsurface (1.0 - 1.2 m) samples of an Anionic Acrudox was studied at two pH values (4.5 and 7.5). Soil samples were incubated with Cu rates varying from 0 to 400 mg kg-1, during 4 and 12 weeks, in the presence of CaCl2 as support electrolyte at concentrations of 0.01 and 0.001 mol L-1. Complete soil adsorption of added Cu was observed at pH 7.5 in all incubation periods, indicating that a 24h-shaking period was enough to reach equilibrium and maximum adsorption. Copper adsorption varied with the incubation period and was much lower at pH 4.5 than at pH 7.5, after the 24 hour-incubation period. After 4 and 12 weeks, Cu adsorption values were higher and similar for all soil samples, irrespective of pH or depth of sampling. The effect of the incubation period on soil Cu adsorption surpassed the pH effect for all Cu rates. The hysteresis was expressive, suggesting that Cu enhances high-energy bonds with the soil colloids. Calcium chloride was not efficient in promoting native soil Cu desorption in the studied concentrations.

A adsorção de metais pesados aos solos é mais estudada do que sua dessorção. No entanto, o processo de dessorção está diretamente relacionado à disponibilidade dos elementos às plantas. A dessorção de cobre em amostras superficiais (0-0,2 m) e subsuperficiais (1,0-1,2 m) de um Latossolo Vermelho acriférrico foi estudada em dois valores de pH (4,5 e 7,5). Foram adicionados até 400 mg kg-1 de Cu em amostras incubadas por 4 e 12 semanas, tendo o CaCl2 como eletrólito suporte nas concentrações de 0,01 e 0,001 mol L-1. No pH mais elevado (7,5), em todos os períodos de incubação, as amostras adsorveram praticamente todo o cobre adicionado, indicando que o tempo de 24 h de agitação para se atingir o equilíbrio foi suficiente para atingir a adsorção máxima. A adsorção de Cu variou com o tempo de incubação do elemento com o solo. No pH mais baixo (4,5), a adsorção foi bem menor após 24 h de incubação. Após 4 e 12 semanas, as adsorções foram elevadas e semelhantes para todas as amostras, independentemente da profundidade e do pH. Para todas as doses estudadas, o efeito do tempo de incubação na adsorção de cobre pelo solo sobrepujou o efeito do pH. O fenômeno de histerese foi expressivo, sugerindo que o Cu forma ligações de alta energia com os colóides do solo. O cloreto de cálcio não foi eficiente para dessorver cobre nativo do solo.

Nickel adsorption by soils in relation to pH, organic matter, and iron oxides

There is little information on nickel adsorption by Brazilian soils. The objective of this experiment was to determine the effect of pH, organic matter, and iron oxides on nickel adsorption by three soils: a clayey Anionic "Rhodic" Acrudox, a sandy clay loam Anionic "Xanthic" Acrudox, and a clayey Rhodic Hapludalf. Soil samples were collected from the 0-0.2 m layer and treated to eliminate organic matter and iron oxides. The nickel adsorption was evaluated in the original samples and in those treated to remove organic matter and to remove both, organic matter and iron oxides, using 2 g soil + 20 mL of 0.01 mol L-1 CaCl2 solution containing 5 mg L-1 Ni, pH varying from 3.5 to 7.5. The nickel adsorption decreased with the elimination of organic matter. For the samples without organic matter and iron oxides, adsorption decreased only in the Anionic "Rhodic" Acrudox. The pH was the main factor involved in nickel adsorption variation, and for soil samples without organic matter and iron oxides, the maximum adsorption occurred at higher pH values.

Há poucas informações disponíveis na literatura quanto à adsorção de níquel em solos do Brasil. O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do pH, da matéria orgânica, e dos óxidos de ferro na adsorção de níquel em amostras da camada superficial (0 a 0,20 m) de um Latossolo Vermelho acriférrico típico (LVwf), textura argilosa, um Latossolo Amarelo ácrico típico (LAw), textura argilo-arenosa e um Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef), textura muito argilosa. Foram utilizadas amostras de solo natural, de solo sem matéria orgânica (MO), e de solo sem matéria orgânica e sem óxidos de ferro, para fazer envelopes de adsorção (2,0 g de solo + 20 mL de solução contendo 5 mg L-1 de Ni em CaCl2 0,01 mol L-1, variando o pH de 3,5 a 7,5). A adsorção de níquel diminuiu com a eliminação da MO; a eliminação de MO e de óxidos de Fe só provocou diminuição na média de adsorção no LVwf; o pH foi o principal fator de variação na adsorção de níquel e, com a eliminação da MO e dos óxidos de Fe, os picos de adsorção foram atingidos a valores mais elevados de pH.

Energia livre da reação de adsorção de cádmio em latossolos ácricos

Cadmium is a heavy metal that can be added to the soils through disposal of city wastes, sewage sludge and phosphatic fertilizers. Cd is easily absorbed and translocated by plants and has a great potential to enter the human food chain. The persistency and the mobility of Cd in soils is largely determined by the extent of its adsorption by soil particles. The evaluation of the free energy of Cd adsorption by the soil is a measurement of the reaction strength. Free energy of cadmium adsorption was studied in surface and subsurface samples from a Rhodic Kandiudalf, an Anionic "Rhodic" Acrudox and an Anionic "Xanthic" Acrudox, after addition of 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200mg L-1 of cadmium. Cadmium adsorption was considered spontaneous, since free energy was negative in all concentration. Free energy values decreased with the increase in concentration of added cadmium. The Alfisol showed higher free energy than the Oxisols, mainly in surface samples. For the same soil, surface horizons showed higher values of free energy than subsurface horizons, probably due to the effect of organic matter, whose affinity for cadmium is high.

O cádmio é um metal pesado que pode ser adicionado ao solo por meio do lixo urbano ou industrial, lodo de esgoto e fertilizantes fosfatados. É facilmente absorvido e translocado pelas plantas, tendo potencial de entrar na cadeia alimentar humana. A persistência e a mobilidade do cádmio no solo é determinada pela intensidade da adsorção pelos colóides do solo. A avaliação da energia livre de adsorção de um elemento ao solo pode servir como medida da força da reação. Estudou-se a energia livre da reação de adsorção de cádmio em amostras superficiais (0-0,2m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de um Nitossolo Vermelho eutroférrico, um Latossolo Vermelho acriférrico e um Latossolo Amarelo ácrico, após a adição de 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200mg L-1 de cádmio. A adsorção de cádmio pelos solos foi espontânea, pois a energia livre apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de energia livre diminuíram com o aumento da dose de cádmio adicionada. O Nitossolo apresentou maior energia livre do que os Latossolos, sobretudo na camada superficial. Os horizontes superficiais apresentaram maior energia livre para as reações de adsorção de cádmio dos que os subsuperficiais, provavelmente devido ao efeito da matéria orgânica, que apresenta alta afinidade pelo elemento.

Energia livre da reação de adsorção de cádmio em latossolos ácricos

Cadmium is a heavy metal that can be added to the soils through disposal of city wastes, sewage sludge and phosphatic fertilizers. Cd is easily absorbed and translocated by plants and has a great potential to enter the human food chain. The persistency and the mobility of Cd in soils is largely determined by the extent of its adsorption by soil particles. The evaluation of the free energy of Cd adsorption by the soil is a measurement of the reaction strength. Free energy of cadmium adsorption was studied in surface and subsurface samples from a Rhodic Kandiudalf, an Anionic "Rhodic" Acrudox and an Anionic "Xanthic" Acrudox, after addition of 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200mg L-1 of cadmium. Cadmium adsorption was considered spontaneous, since free energy was negative in all concentration. Free energy values decreased with the increase in concentration of added cadmium. The Alfisol showed higher free energy than the Oxisols, mainly in surface samples. For the same soil, surface horizons showed higher values of free energy than subsurface horizons, probably due to the effect of organic matter, whose affinity for cadmium is high.

O cádmio é um metal pesado que pode ser adicionado ao solo por meio do lixo urbano ou industrial, lodo de esgoto e fertilizantes fosfatados. É facilmente absorvido e translocado pelas plantas, tendo potencial de entrar na cadeia alimentar humana. A persistência e a mobilidade do cádmio no solo é determinada pela intensidade da adsorção pelos colóides do solo. A avaliação da energia livre de adsorção de um elemento ao solo pode servir como medida da força da reação. Estudou-se a energia livre da reação de adsorção de cádmio em amostras superficiais (0-0,2m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de um Nitossolo Vermelho eutroférrico, um Latossolo Vermelho acriférrico e um Latossolo Amarelo ácrico, após a adição de 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200mg L-1 de cádmio. A adsorção de cádmio pelos solos foi espontânea, pois a energia livre apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de energia livre diminuíram com o aumento da dose de cádmio adicionada. O Nitossolo apresentou maior energia livre do que os Latossolos, sobretudo na camada superficial. Os horizontes superficiais apresentaram maior energia livre para as reações de adsorção de cádmio dos que os subsuperficiais, provavelmente devido ao efeito da matéria orgânica, que apresenta alta afinidade pelo elemento.

Energia livre da reação de adsorção de cobre em latossolos ácricos

Free energy of copper adsorption was studied in surface and subsurface samples from three soils of the State of São Paulo, Brazil [Rhodic Kandiudalf (TE), Anionic "Rhodic" Acrudox (LR) and Anionic "Xanthic" Acrudox (LU)], after addition of 5, 20, 50, 100, 200, 300, 400 and 600 mg L-1 of copper. Copper adsorption was considered spontaneous, since the measured free energy was negative in all concentration. Free energy values decreased with the increase of added copper. TE showed higher free energy liberated than LR and LU, mainly in surface samples. For the same soils, surface horizons showed higher values for free energy liberation than subsurface horizons, probably due to the effect of organic matter, whose affinity for copper is high.

Estudou-se a energia livre da reação de adsorção de cobre em amostras superficiais (0-0,2 m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de três solos paulistas : Latossolo Roxo ácrico (LR), Latossolo variação Una ácrico (LU) e Terra Roxa Estruturada (TE), após a adição de 5, 20, 50, 100, 200, 300, 400 e 600 mg L-1 de cobre. A adsorção de cobre pelos solos foi considerada espontânea, pois a energia livre apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de energia livre diminuíram com o aumento da dose de cobre adicionada. A TE apresentou maior energia livre de adsorção em relação aos Latossolos, sobretudo em superfície. Considerando-se o mesmo solo, os horizontes superficiais apresentaram maior energia livre para as reações de adsorção de cobre em relação aos horizontes subsuperficiais, provavelmente devido ao efeito da matéria orgânica, que apresenta alta afinidade pelo elemento.

Energia livre da reação de adsorção de cobre em latossolos ácricos

Free energy of copper adsorption was studied in surface and subsurface samples from three soils of the State of São Paulo, Brazil [Rhodic Kandiudalf (TE), Anionic "Rhodic" Acrudox (LR) and Anionic "Xanthic" Acrudox (LU)], after addition of 5, 20, 50, 100, 200, 300, 400 and 600 mg L-1 of copper. Copper adsorption was considered spontaneous, since the measured free energy was negative in all concentration. Free energy values decreased with the increase of added copper. TE showed higher free energy liberated than LR and LU, mainly in surface samples. For the same soils, surface horizons showed higher values for free energy liberation than subsurface horizons, probably due to the effect of organic matter, whose affinity for copper is high.

Estudou-se a energia livre da reação de adsorção de cobre em amostras superficiais (0-0,2 m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de três solos paulistas : Latossolo Roxo ácrico (LR), Latossolo variação Una ácrico (LU) e Terra Roxa Estruturada (TE), após a adição de 5, 20, 50, 100, 200, 300, 400 e 600 mg L-1 de cobre. A adsorção de cobre pelos solos foi considerada espontânea, pois a energia livre apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de energia livre diminuíram com o aumento da dose de cobre adicionada. A TE apresentou maior energia livre de adsorção em relação aos Latossolos, sobretudo em superfície. Considerando-se o mesmo solo, os horizontes superficiais apresentaram maior energia livre para as reações de adsorção de cobre em relação aos horizontes subsuperficiais, provavelmente devido ao efeito da matéria orgânica, que apresenta alta afinidade pelo elemento.