Adsorption and desorption of arsenic and its immobilization in soils

Arsenic (As) is a naturally occurring chemical element considered toxic and carcinogenic by health and environmental protection agencies. Studies of As adsorption/desorption behavior in soils are important to predictions of As’ potential mobility in natural systems. The aim of this study was to assess the adsorption of As(V) in soils from Minas Gerais, Brazil, and determine its immobilization rate in order to identify soils with characteristics more favorable to its deployment as an As geochemical barrier. The adsorption experiment was performed using different As concentrations and the data pertaining to the maximum adsorption capacity of As(V) (MACAs) were determined by Langmuir and Freundlich isoterms. The Oxisols, due to their more oxidic mineralogy, especially more gibbsitic, and clayey texture, showed the highest MACAs, followed by Ultisols, Inceptisols, and Entisols. In terms of the desorption of As the Inceptisols were the soils that showed the most As desorption. Both As desorption and mobility was lower in the more oxidic and clayey soils. In all soils, the total amount of As was desorbed in due course, but the As release ratio tended to decrease with the passage of time. In general, soils with higher MACAs did not necessarily show less As desorption. For use as a geochemical barrier, as important as a high adsorption capacity of As by the soil is a low As desorption rate. The increase in As mobility may increase the risks of contaminating the supplies of water. To be a good As geochemical barrier the soil has to be a clayey Oxisol, with relatively high amounts of Fe and Al oxides, especially gibbsite.

Adsorption and desorption of arsenic and its immobilization in soils

Arsenic (As) is a naturally occurring chemical element considered toxic and carcinogenic by health and environmental protection agencies. Studies of As adsorption/desorption behavior in soils are important to predictions of As potential mobility in natural systems. The aim of this study was to assess the adsorption of As(V) in soils from Minas Gerais, Brazil, and determine its immobilization rate in order to identify soils with characteristics more favorable to its deployment as an As geochemical barrier. The adsorption experiment was performed using different As concentrations and the data pertaining to the maximum adsorption capacity of As(V) (MACAs) were determined by Langmuir and Freundlich isoterms. The Oxisols, due to their more oxidic mineralogy, especially more gibbsitic, and clayey texture, showed the highest MACAs, followed by Ultisols, Inceptisols, and Entisols. In terms of the desorption of As the Inceptisols were the soils that showed the most As desorption. Both As desorption and mobility was lower in the more oxidic and clayey soils. In all soils, the total amount of As was desorbed in due course, but the As release ratio tended to decrease with the passage of time. In general, soils with higher MACAs did not necessarily show less As desorption. For use as a geochemical barrier, as important as a high adsorption capacity of As by the soil is a low As desorption rate. The increase in As mobility may increase the risks of contaminating the supplies of water. To be a good As geochemical barrier the soil has to be a clayey Oxisol, with relatively high amounts of Fe and Al oxides, especially gibbsite.(AU)

Chemical, physical and mineralogical attributes of the soils of the Sertanejo pediplain in the sisal-growing areas of the semiarid Bahia / Atributos químicos, físicos e mineralógicos de solos do Pediplano Sertanejo cultivado com sisal no semiárido baiano

Information and available knowledge of the soils of the Sertanejo pediplain are relatively scarce and restricted to survey data. Researches about soil characterization and classification contributes to the knowledge of different soil orders within a region and allows information to be obtained systemically based on the physical, chemical, and mineralogical properties of the soil. This study aimed to evaluate the genesis of the Sertanejo pediplain soils, through the characterization of the chemical and mineralogical properties and classification of the soils of the sisal-growing region. Five soil profiles located in Araci, Retirolândia, St. Dominic, and Valente, cities located in the sisal-growing areas of the Bahia semiarid region, were studied, described morphologically, and analyzed for chemical (pH H2O and KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ + Al3+, P, and TOC) and mineralogical attributes. Most evaluated soil classes were formed by lithological discontinuity of material. The main processes involved in the formation of such soil classes were: cumulization, accretion, and lessivage. The mineralogy of the clay fraction observed was complex and included a variety of minerals, with a predominance of kaolinite and bayerite. In addition, we also found goethite and illite in most of the studied profiles, both in the sediment, horizons P1 C2, and in the crystalline horizon P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr, and P5 Bi. The soils were classified up to the fourth category level, as Entisol Eutrophic Inceptisol (RRE), Alfisols Haplic typical Eutrophic (SXE), and Inceptisols Ta Eutrophic vertissólico (CXve).(AU)

As informações e o conhecimento disponível sobre os solos presentes no Pediplano Sertanejo são relativamente escassas, restringindo-se a informações produzidas pelos levantamentos em nível exploratório ou de reconhecimento. Pesquisas pedológicas sobre caracterização, mineralogia e classificação de solos, contribuem para o conhecimento das diversas ordens de solo de uma região e permitem sistematizar informações sobre os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos solos. Este estudo objetivou determinar as propriedades químicas e mineralógicas, bem como a classificação de solos do Pediplano Sertanejo, representativos da região sisaleira. Cinco perfis de solos localizados nos municípios de em Araci, Retirolândia, São Domingos e Valente pertencentes à região sisaleira, semiárido baiano, foram abertos, descritos morfologicamente e analisados nos seus atributos químicos (pH em água e KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ +Al3+, P e C) e mineralógicos. A maioria das classes de solos avaliadas são formadas por descontinuidade litológica. Os principais processos envolvidos na formação das classes de solos foram: cumulização, agradação e lessivagem. A mineralogia da fração argila observada é complexa e composta de uma variedade de minerais, com predomínio da caulinita e bayerita. Além destes, também foram encontrados goethita e ilita na maioria dos perfis estudados, tanto no sedimento, nos horizontes P1 C2, como no cristalino, horizontes P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr e P5 Bi. Os solos foram classificados, até o quarto nível categórico, como: Neossolo Regolítico Eutrófico léptico (RRe); Planossolo Háplico Eutrófico típico (SXe) e Cambissolo Háplico Ta Eutrófico vertissólico (CXve).(AU)

Mineralogia da argila e propriedades químicas de solos do Planalto Norte Catarinense / Clay mineralogy and chemical properties of soils in the north plateau of Santa Catarina state

No Planalto Norte Catarinense são escassas as informações sobre a composição mineralógica dos solos e há poucos perfis de solo descritos e caracterizados para a região. O mapa de solos de Santa Catarina indica predominância de Cambissolos, Neossolos Litólicos e Latossolos, com Gleissolos ocupando áreas de várzeas. Esses solos ocorrem em relevo desde plano até forte ondulado, onde pequenos e médios proprietários rurais desenvolvem cultivos diversificados, com áreas expressivas de reflorestamentos com pinus. Este trabalho objetivou aprofundar o conhecimento sobre a mineralogia e as propriedades químicas de alguns desses solos, desenvolvidos de rochas sedimentares de distintas formações geológicas. Foram descritos e amostrados 5 (cinco) perfis de solo, sendo um Latossolo e quatro Cambissolos.  Na TFSA, foram feitas análises físicas (areia, silte, argila) e químicas de caracterização básica ( pH em água e sal, carbono orgânico, Ca, Mg, K, Na, Al, H+Al) e com base nesses parâmetros foi calculada a CTC efetiva, CTC pH7, Soma e Saturação por Bases. Análises mineralógicas foram conduzidas na fração argila do horizonte B de cada solo, utilizando-se difratometria de raios X. Todos os solos apresentaram reação muito ácida, com baixa soma e saturação por bases e teores elevados de carbono orgânico e Al trocável. A mineralogia da fração argila revelou predomínio de caulinitas em todos os solos, com quantidades consideráveis de illita, gibbsita e vermiculita com hidroxi-Al entrecamadas.

In the North Plateau of Santa Catarina state, Brazil, there is little information about the mineralogical composition of the soils and a few soil profiles were described and characterized in the region. The two generalized soil maps of Santa Catarina indicate predominance of Inceptisols, Entisols and Oxisols, with hydromorphic soils occupying areas of floodplains. These soils occur in relief from plane to strong wavy, where small and medium rural farmers develop diversified crops, with significant areas with pine reforestation. This work aimed to increase the knowledge of the mineralogical and chemical properties of some of these soils developed from sedimentary rocks of different geological formations. Five soil profiles were described and sampled, included one oxisol and four Inceptisols. In fine earth, physical (sand, silt, clay) and chemical analyzes were performed (pH in water, organic carbon, Ca2+, Mg, K, Na, Al, H + Al) and based on these attributes was calculated effective CEC, CEC at pH7, sum of bases and base saturation. Mineralogical analyzes were conducted in the clay fraction of the B horizon of each soil, using X-ray diffraction techniques. All soils showed very acid reaction, with low sum of bases and base saturation and high levels of organic carbon and exchangeable Al. The clay mineralogy revealed predominance of kaolinite in all soils, with considerable amounts of gibbsite, and vermiculite with hydroxy-Al interlayered.

Mineralogia da argila e propriedades químicas de solos do Planalto Norte Catarinense / Clay mineralogy and chemical properties of soils in the north plateau of Santa Catarina state

No Planalto Norte Catarinense são escassas as informações sobre a composição mineralógica dos solos e há poucos perfis de solo descritos e caracterizados para a região. O mapa de solos de Santa Catarina indica predominância de Cambissolos, Neossolos Litólicos e Latossolos, com Gleissolos ocupando áreas de várzeas. Esses solos ocorrem em relevo desde plano até forte ondulado, onde pequenos e médios proprietários rurais desenvolvem cultivos diversificados, com áreas expressivas de reflorestamentos com pinus. Este trabalho objetivou aprofundar o conhecimento sobre a mineralogia e as propriedades químicas de alguns desses solos, desenvolvidos de rochas sedimentares de distintas formações geológicas. Foram descritos e amostrados 5 (cinco) perfis de solo, sendo um Latossolo e quatro Cambissolos.  Na TFSA, foram feitas análises físicas (areia, silte, argila) e químicas de caracterização básica ( pH em água e sal, carbono orgânico, Ca, Mg, K, Na, Al, H+Al) e com base nesses parâmetros foi calculada a CTC efetiva, CTC pH7, Soma e Saturação por Bases. Análises mineralógicas foram conduzidas na fração argila do horizonte B de cada solo, utilizando-se difratometria de raios X. Todos os solos apresentaram reação muito ácida, com baixa soma e saturação por bases e teores elevados de carbono orgânico e Al trocável. A mineralogia da fração argila revelou predomínio de caulinitas em todos os solos, com quantidades consideráveis de illita, gibbsita e vermiculita com hidroxi-Al entrecamadas.(AU)

In the North Plateau of Santa Catarina state, Brazil, there is little information about the mineralogical composition of the soils and a few soil profiles were described and characterized in the region. The two generalized soil maps of Santa Catarina indicate predominance of Inceptisols, Entisols and Oxisols, with hydromorphic soils occupying areas of floodplains. These soils occur in relief from plane to strong wavy, where small and medium rural farmers develop diversified crops, with significant areas with pine reforestation. This work aimed to increase the knowledge of the mineralogical and chemical properties of some of these soils developed from sedimentary rocks of different geological formations. Five soil profiles were described and sampled, included one oxisol and four Inceptisols. In fine earth, physical (sand, silt, clay) and chemical analyzes were performed (pH in water, organic carbon, Ca2+, Mg, K, Na, Al, H + Al) and based on these attributes was calculated effective CEC, CEC at pH7, sum of bases and base saturation. Mineralogical analyzes were conducted in the clay fraction of the B horizon of each soil, using X-ray diffraction techniques. All soils showed very acid reaction, with low sum of bases and base saturation and high levels of organic carbon and exchangeable Al. The clay mineralogy revealed predominance of kaolinite in all soils, with considerable amounts of gibbsite, and vermiculite with hydroxy-Al interlayered.(AU)

Maximum soil density of Entisols as a function of silt content / Densidade máxima de Neossolos em função do teor de silte

Degradation that occursin agricultural soils causes compaction.Soil density (DS) analysis has been reported to be an unreliable method of measuring the extent of soil compaction, because it varies with the soil granulometric composition and organic matter (OM)content. However, soil relative density (DR) is a good indicator that facilitates the measurement of the degree of compaction and thus, soil comparison and management techniques. Quotient between the DS and its maximum density (Dsmax) gives the DR. This study aimed to assess the effect of the granulometric composition on the physical-hydrological properties of the high-silt containing soils,under no tillage. Samples from disturbed and undisturbed structures of 18 soils were collected from the state of Rio Grandedo Sul following the no-tillage system. Once the granulometric size, OM content, soil density, maximum soil density and relative density were determined,the results indicated a drop in the Dsmax value when silt and MO were added;however, the addition of clay and clay-plus-silt revealed no significant effect. When the silt and MO content increased the soil density decreased. The DR, however, was not affected by either the granulometric composition or OM content. A difference was observed between the DR calculated from the determined Dsmax and that estimated by the Dsmax assessed based on the clay levels.Silt content was reported to exert a different influence on the physical-water properties of the silt soils than the clayey ones.

A compactação é causa de degradação em solos agrícolas. Para mensuração do grau de compactação de um solo a análise da densidade do solo (DS) é insuficiente por ser variável em função da sua composição granulométrica e do seu teor de matéria orgânica do solo (MO). Porém, a densidade relativa (DR) do solo é um indicador que permite a identificação do grau de compactação e, assim, comparar solos e manejos. A DR é obtida pelo quociente entre a DS e a sua densidade máxima (Dsmáx). O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da composição granulométrica, sobre as propriedades físico-hídricas de solos sob plantio direto com elevado teor de silte. Foram coletadas amostras com estrutura preservada e não preservada de 18 solos do estado do Rio Grande do Sul, sob sistema plantio direto. Determinou-se a composição granulométrica, o teor de MO, a densidade do solo, a densidade do solo máxima e a densidade relativa. Os resultados mostraram que a Dsmáx decresceu com o acréscimo de silte e MO, enquanto argila e argila+silte não tiveram efeito significativo. A densidade do solo diminuiu com o aumento de silte e MO. A DR não foi influenciada pela composição granulométrica e teor de MO. Houve diferença entre a DR determinada a partir da Dsmáx determinada e da calculada pela Dsmáx estimada pelo teor de argila. O teor de silte afeta as propriedades físico-hídricas de solos siltosos de forma distinta do que em solos argilosos.

Maximum soil density of Entisols as a function of silt content / Densidade máxima de Neossolos em função do teor de silte

Degradation that occursin agricultural soils causes compaction.Soil density (DS) analysis has been reported to be an unreliable method of measuring the extent of soil compaction, because it varies with the soil granulometric composition and organic matter (OM)content. However, soil relative density (DR) is a good indicator that facilitates the measurement of the degree of compaction and thus, soil comparison and management techniques. Quotient between the DS and its maximum density (Dsmax) gives the DR. This study aimed to assess the effect of the granulometric composition on the physical-hydrological properties of the high-silt containing soils,under no tillage. Samples from disturbed and undisturbed structures of 18 soils were collected from the state of Rio Grandedo Sul following the no-tillage system. Once the granulometric size, OM content, soil density, maximum soil density and relative density were determined,the results indicated a drop in the Dsmax value when silt and MO were added;however, the addition of clay and clay-plus-silt revealed no significant effect. When the silt and MO content increased the soil density decreased. The DR, however, was not affected by either the granulometric composition or OM content. A difference was observed between the DR calculated from the determined Dsmax and that estimated by the Dsmax assessed based on the clay levels.Silt content was reported to exert a different influence on the physical-water properties of the silt soils than the clayey ones.(AU)

A compactação é causa de degradação em solos agrícolas. Para mensuração do grau de compactação de um solo a análise da densidade do solo (DS) é insuficiente por ser variável em função da sua composição granulométrica e do seu teor de matéria orgânica do solo (MO). Porém, a densidade relativa (DR) do solo é um indicador que permite a identificação do grau de compactação e, assim, comparar solos e manejos. A DR é obtida pelo quociente entre a DS e a sua densidade máxima (Dsmáx). O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da composição granulométrica, sobre as propriedades físico-hídricas de solos sob plantio direto com elevado teor de silte. Foram coletadas amostras com estrutura preservada e não preservada de 18 solos do estado do Rio Grande do Sul, sob sistema plantio direto. Determinou-se a composição granulométrica, o teor de MO, a densidade do solo, a densidade do solo máxima e a densidade relativa. Os resultados mostraram que a Dsmáx decresceu com o acréscimo de silte e MO, enquanto argila e argila+silte não tiveram efeito significativo. A densidade do solo diminuiu com o aumento de silte e MO. A DR não foi influenciada pela composição granulométrica e teor de MO. Houve diferença entre a DR determinada a partir da Dsmáx determinada e da calculada pela Dsmáx estimada pelo teor de argila. O teor de silte afeta as propriedades físico-hídricas de solos siltosos de forma distinta do que em solos argilosos.(AU)

Potencialidade do uso da terra na microbacia hidrográfica do córrego do ceveiro na região de Piracicaba

The objective of this work was to evaluate the agricultural potential of the Ceveiro watershed Piracicaba, SP, Brazil, which contains 1990 ha considering available environmental conditions. Medium and clayey textured Ultisols and Entisols predominate. Land use was determined by remote sensing, the limits of the were digitalized and crossed with soils and shape data, using the Environmental Analysis System for Agricultural Planning. These results were then compared with the current land usage patterns that occurred in 1995, to determine if differences existed between current and prescribed land use. In 1995, 48% of the area was being used below its potential use, 27% used appropriately, and 23% used with excessive intensity. The main difference in land use between the appropriately used and excessively used areas was due to sugarcane production.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ocupação agrícola da Microbacia Hidrográfica do Ceveiro para o ano de 1995 e estabelecer a sua potencialidade. Para tanto, foi utilizado o Sistema de Análise Ambiental para Planejamento Agrícola. A microbacia localiza-se na região de Piracicaba, SP, com aproximadamente 1990 ha. Predominam os Podzólicos e os solos Litólicos de textura média e argilosa. O uso da terra foi determinado por fotointerpretação, cujos os limites foram digitalizados e cruzados com os dados de declividade e solos, gerando mapas de intensidade de uso e aptidão agrícola. Os dados indicaram que apenas 27% da área da bacia estava sendo utilizada adequadamente, 48% estava sendo sub-utilizada e 23% excessivamente utilizada, com sérios riscos de degradação dos solos. As principais distorções observadas quanto ao uso da terra foram em relação a cultura da cana-de-açúcar, que ocupa áreas destinadas a cultura anual e pastagens.

Potencialidade do uso da terra na microbacia hidrográfica do córrego do ceveiro na região de Piracicaba

The objective of this work was to evaluate the agricultural potential of the Ceveiro watershed Piracicaba, SP, Brazil, which contains 1990 ha considering available environmental conditions. Medium and clayey textured Ultisols and Entisols predominate. Land use was determined by remote sensing, the limits of the were digitalized and crossed with soils and shape data, using the Environmental Analysis System for Agricultural Planning. These results were then compared with the current land usage patterns that occurred in 1995, to determine if differences existed between current and prescribed land use. In 1995, 48% of the area was being used below its potential use, 27% used appropriately, and 23% used with excessive intensity. The main difference in land use between the appropriately used and excessively used areas was due to sugarcane production.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ocupação agrícola da Microbacia Hidrográfica do Ceveiro para o ano de 1995 e estabelecer a sua potencialidade. Para tanto, foi utilizado o Sistema de Análise Ambiental para Planejamento Agrícola. A microbacia localiza-se na região de Piracicaba, SP, com aproximadamente 1990 ha. Predominam os Podzólicos e os solos Litólicos de textura média e argilosa. O uso da terra foi determinado por fotointerpretação, cujos os limites foram digitalizados e cruzados com os dados de declividade e solos, gerando mapas de intensidade de uso e aptidão agrícola. Os dados indicaram que apenas 27% da área da bacia estava sendo utilizada adequadamente, 48% estava sendo sub-utilizada e 23% excessivamente utilizada, com sérios riscos de degradação dos solos. As principais distorções observadas quanto ao uso da terra foram em relação a cultura da cana-de-açúcar, que ocupa áreas destinadas a cultura anual e pastagens.

Chemical, physical and mineralogical attributes of the soils of the Sertanejo pediplain in the sisal-growing areas of the semiarid Bahia / Atributos químicos, físicos e mineralógicos de solos do Pediplano Sertanejo cultivado com sisal no semiárido baiano

Information and available knowledge of the soils of the Sertanejo pediplain are relatively scarce and restricted to survey data. Researches about soil characterization and classification contributes to the knowledge of different soil orders within a region and allows information to be obtained systemically based on the physical, chemical, and mineralogical properties of the soil. This study aimed to evaluate the genesis of the Sertanejo pediplain soils, through the characterization of the chemical and mineralogical properties and classification of the soils of the sisal-growing region. Five soil profiles located in Araci, Retirolândia, St. Dominic, and Valente, cities located in the sisal-growing areas of the Bahia semiarid region, were studied, described morphologically, and analyzed for chemical (pH H2O and KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ + Al3+, P, and TOC) and mineralogical attributes. Most evaluated soil classes were formed by lithological discontinuity of material. The main processes involved in the formation of such soil classes were: cumulization, accretion, and lessivage. The mineralogy of the clay fraction observed was complex and included a variety of minerals, with a predominance of kaolinite and bayerite. In addition, we also found goethite and illite in most of the studied profiles, both in the sediment, horizons P1 C2, and in the crystalline horizon P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr, and P5 Bi. The soils were classified up to the fourth category level, as Entisol Eutrophic Inceptisol (RRE), Alfisols Haplic typical Eutrophic (SXE), and Inceptisols Ta Eutrophic vertissólico (CXve).

As informações e o conhecimento disponível sobre os solos presentes no Pediplano Sertanejo são relativamente escassas, restringindo-se a informações produzidas pelos levantamentos em nível exploratório ou de reconhecimento. Pesquisas pedológicas sobre caracterização, mineralogia e classificação de solos, contribuem para o conhecimento das diversas ordens de solo de uma região e permitem sistematizar informações sobre os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos solos. Este estudo objetivou determinar as propriedades químicas e mineralógicas, bem como a classificação de solos do Pediplano Sertanejo, representativos da região sisaleira. Cinco perfis de solos localizados nos municípios de em Araci, Retirolândia, São Domingos e Valente pertencentes à região sisaleira, semiárido baiano, foram abertos, descritos morfologicamente e analisados nos seus atributos químicos (pH em água e KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ +Al3+, P e C) e mineralógicos. A maioria das classes de solos avaliadas são formadas por descontinuidade litológica. Os principais processos envolvidos na formação das classes de solos foram: cumulização, agradação e lessivagem. A mineralogia da fração argila observada é complexa e composta de uma variedade de minerais, com predomínio da caulinita e bayerita. Além destes, também foram encontrados goethita e ilita na maioria dos perfis estudados, tanto no sedimento, nos horizontes P1 C2, como no cristalino, horizontes P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr e P5 Bi. Os solos foram classificados, até o quarto nível categórico, como: Neossolo Regolítico Eutrófico léptico (RRe); Planossolo Háplico Eutrófico típico (SXe) e Cambissolo Háplico Ta Eutrófico vertissólico (CXve).