Sorção e dessorção de chumbo em Latossolos paranaenses

Abstract

Resumo: O chumbo é um metal pesado potencialmente tóxico para humanos e animais. Sendo assim, o entendimento de sua dinâmica no solo vem a ser uma informação importante, pois nele é que são produzidos os alimentos que serão destinados à população e é o local em que são depositados os resíduos industriais. As reações entre o Pb na fase sólida e na fase líquida do solo são muito complexas, reações de adsorção, precipitação, formação de complexos tais como interna e externa são comuns e dependem de suas condições ambientais, o termo genérico para avaliar esses processos é sorção. Portanto, este trabalho teve por objetivo avaliar a sorção e dessorção de chumbo em Latossolos do Paraná. Inicialmente foram selecionados seis Latossolos do estado do Paraná onde foram coletadas amostras de seu horizonte A e Bw. Com os dados já publicados de seus atributos físicos, químicos e mineralógicos, foram feitas correlações com os valores de sorção e dessorção de chumbo. No processo de sorção de chumbo no solo foram obtidos valores de chumbo remanescente e adsorvido, capacidade máxima de sorção de chumbo (CMSPb), energia de ligação (EL) coeficiente de distribuição (Kd), energia livre de Gibbs (?G0) e envelope de sorção. No processo de dessorção foi avaliado o efeito do pH de sorção na dessorção sequencial de chumbo com solução de CaCl2 (0,01M) e Mehlich-1, um extrator ácido (pH=1,5). O chumbo adsorvido formou complexos de esfera externa-CEE e complexos de esfera interna-CEI com as superfícies das partículas dos solos. Os valores de CMSPb, EL, Kd e ?G0, variaram de 5555 a 934 mg kg-1, 0,047 a 0,9 L mg-1, 16,9 a 2876,1 L kg-1, -9536 a -847 J mol-1, respctivamente. Os valores de dessorção com solução de CaCl2 0,01M variaram de 19 a 70% em pH 3; 7 a 60% em pH 4; 3,3 a 62% em pH 5; 2 a 40% em pH 6; 1,4 a 19% em pH 7 e 2,6 a 63% no pH natural dos solos. Os valores de dessorção com solução de Mehlich-1 variaram de 14 a 80% em pH 3; 13 a 91% em pH 4; 23 a 96% em pH 5; 60 a 98% em pH 6; 80 a 97% em pH 7 e 17 a 97% no pH natural dos solos. Valores de correlação linear de Pearson entre os processos de sorção e dessorção e os atributos dos solos mostraram que os principais responsáveis pela sorção do chumbo no solo e que apresentaram correlação significativa (p<0,1) foram os atributos químicos pH, SB, CTC, V%, P e C e mineralógicos Mgh, Hm e Fet. No processo de dessorção com solução de CaCl2 ficou evidente que em maiores valores de pH de sorção, a porcentagem dessorvida de chumbo para a solução foi menor. Já na dessorção com solução de Mehlich-1 o chumbo que havia permanecido retido no solo foi quase totalmente dessorvido para a solução em toda a faixa de pH de sorção. Com base nos dados de correlação foi possível observar que os principais atributos relacionados com uma menor dessorção do chumbo utilizando a solução de CaCl2 foram os atributos químicos : pH, CTC, P, C, SB e V% e atributos mineralógicos : Mgh, Hm, Fet e Feo. A porcentagem dessorvida com solução de Mehlich-1 apresentou correlação oposta à obtida para a solução de CaCl2 indicando uma menor porcentagem de dessorção de chumbo em solos mais intemperizados

Abstract: Lead is a potentially toxic heavy metal to humans and animals. Thus, the comprehension of its dynamics in the soil becomes important, since the soil is responsible for the food that will feed the population and it is the site where industrial waste are disposed. The reaction between Pb in the solid phase and liquid phase of the soil are very complex, precipitation, adsorption reactions with the formation of inner sphere and outer sphere complexes are common and depend on its environmental conditions, the generic term for these processes is to evaluate sorption. Therefore, this work aimed to evaluate the sorption and desorption of lead in Oxisols of Paraná. Initially it was selected six Oxisols from Paraná State sampled in the A and Bw horizons. With the previous published data on their physical, chemical and mineralogical characterization, they were correlated with the lead sorption and desorption values. With the lead sorption data, it was possible to calculate the remaining and adsorbed amounts of lead, the maximum lead adsorption capacity (CMSPb), the binding energy (EL), the distribution coefficient (Kd), the Gibbs free energy (?G0) and the adsorption envelope. In the desorption process it was evaluated the effect of pH on the lead adsorption to the lead desorption with solution of CaCl2 ( 0.01M) and Mehlich-1, an acid extractant (pH = 1.5) solutions. Adsorbed lead formed either outter- sphere-complex-CEE and inner-sphere-complex with the soil particles surfaces. The CMSPb, EL, Kd and ?G0 values varied from 5555 to 934 mg kg-1, 0.047 to 0.9 L mg-1, 16.9 to 2876.1 L kg-1, -9536 to -847 J mol-1, respectively. The lead desorption values with solution of CaCl2 0.01M solution varied from 19 to 70% at pH 3; 7 to 60% at pH 4; 3.3 to 62% at pH 5; 2 to 40% at pH 6; 1.4 to 19% at pH 7; and 2.6 to 63% at the natural pH of the soil. The lead desorption values with solution of Mehlich-1 solution varied from 14 to 80% at pH3; 13 a 91% at pH 4; 23 to 96% at pH 5; 60 to 98% at pH 6; 80 to 97% at pH 7; and 17 to 97% at the natural soil pH. Using Pearson's linear correlation coefficient it was observed that the most important soil attributes responsible for the highest lead sorption in the soils were the chemical attributes : pH, SB, CTC, V%, P e C and the mineralogical attributes : Mgh, Hm e Fet. In the lead desorption process with solution of CaCl2 solution it became evident that at the higher adsorption pH values, the lead dessorbed was smaller. But, the desorption with solution of Mehlich-1 solution, the lead which remained trapped in the soil was almost completely desorbed for the solution along all the adsorption pH range. Based on the correlation data it was possible to observe that the most important attributes related to the lowest lead desorption with solution of CaCl2 solution were the chemical attributes : pH, CTC, P, C, SB and V% and the the mineralogical attributes : Mgh, Hm, Fet and Feo. The percentage of lead desorbed with solution of Mehlich-1 showed the opposite correlation obtained for CaCl2 indicating a smaller percentage of lead desorption in highly weathered soils