Nitrate Mobility as an Answer to Electrochemical Properties of Soils with Variable Charge

Foram realizados ensaios para avaliar a retenção do nitrato, em colunas de solo, e determinar o coeficiente de difusão desse ânion (DNO 3- ), em câmaras de difusão, de acordo com a variação da carga elétrica líquida em amostras esterilizadas dos horizontes A e B dos Latossolos Vermelho-Amarelos caulinítico muito argiloso (LVAcr), gibbsítico muito argiloso (LVAgr) e caulinítico textura média (LVAcm). Para isto, em um ensaio preliminar determinou-se o ponto de carga zero (PCZ) e caracterizou-se a variação da carga elétrica líquida de acordo com o pH nas amostras, por meio dos métodos de titulação potenciométrica e de adsorção iônica (Na + e NO 3- ). As diferentes quantidades de carga elétrica líquida nas amostras de solo foram obtidas adicionando-se quantidades crescentes de HCl ou NaOH. No ensaio com colunas de solo, os tratamentos corresponderam ao arranjo fatorial 6 x 5 x 3, e no ensaio com câmaras de difusão ao arranjo 6 5. Esses arranjos consistiram, respectivamente, de seis solos (horizontes A e B do LVAcr, LVAgr e LVAcm), cinco cargas elétricas líquidas e três fluidos deslocadores: água e soluções de KNO 3 e Ca(NO 3 ) 2 veiculando 200 mg dm -3 de N-NO 3- . Em ambos ensaios os tratamentos foram distribuídos em blocos ao acaso, com três repetições. Os valores de pH correspondentes ao PCZ variaram de 3,71 a 5,33, sendo os menores valores observados no horizonte A, com maior teor de matéria orgânica, e os maiores no solo gibbsítico. Estabeleceram-se regressões para estimar as cargas elétricas líquidas de acordo com o pH do solo. Verificou-se que o aumento da carga líquida positiva implicou em maiores retenções do nitrato e menores coeficientes de difusão. Observaram-se menores quantidades de nitrato retidas no horizonte A, evidenciando, ainda, maiores coeficientes de difusão. Estes resultados foram atribuídos à repulsão aniônica proporcionada pela matéria orgânica. Maiores quantidades de nitrato retidas foram observadas nas colunas preenchidas com o horizonte B do LVAgr, principalmente nas porções superiores, apresentando 85% de retenção para uma carga líquida positiva de 2 cmol c kg -1 . Considerando-se os solos cauliníticos, verificou-se menor retenção no LVAcm, que além de ser mais arenoso, apresentou menor carga líquida positiva. A aplicação da solução de Ca(NO 3 ) 2 , como fluido deslocador, proporcionou maior retenção do nitrato que a aplicação da solução de KNO 3 . Tal efeito pode ser atribuído ao efeito de pontes iônicas proporcionadas pelo Ca 2+ , sendo que este foi mais evidente com as maiores cargas líquidas negativas. Os menores valores de DNO 3- foram observados para o LVAcm, atribuído à maior tortuosidade do meio poroso, uma vez que este solo apresentou o menor grau de saturação de umidade. Considerando-se o horizonte A dos dois solos argilosos, verificaram-se maiores DNO 3- no LVAcr, provavelmente devido à menor tortuosidade e à menor interação do nitrato com as superfícies dos colóides. Nos horizontes B do LVAcr e do LVAgr, não se observaram diferenças expressivas no DNO 3- . Ficou evidente que além da carga elétrica líquida do solo, a saturação dos poros com água, como determinante do fator de impedância, contribui para definição do DNO 3- .Were carried out essays to evaluate the nitrate retention in columns of soil and to determine the diffusion coefficient of that anion (DNO 3- ), in diffusion cells, according to the variation of the liquid electrical charge in sterilized samples of the horizons A and B of the very loamy kaolinitic (LVAcr), very loamy gibbsitic (LVAgr) and medium texture kaolinitic (LVA cm) Red-Yellow Latosols. In order to achieve it, a preliminary essay was carried out to determine the point of zero charge (PZC) and to characterize the liquid electrical charge according to the pH of the samples through the potenciometric titration and ionic adsorption methods (Na + and NO 3- ). The different amounts of liquid electrical charge in the soil samples were obtained by the addition of increasing quantities of HCl or NaOH. In the same essay with columns of soil, the treatments corresponded to the factorial arrangement 6x5x3, and, in the essay with diffusion cells, to the arrangement 6x5. Such arrangements consisted, mainly, of six soils (horizons A and B of LVAgr and LVAcm), five liquid electrical charges and three dislocating fluids: water and solutions of KNO 3 and Ca(NO 3 ) 2 , carrying 200 mg dm -3 of N- NO 3 - . In both essays, the treatments were randomly distributed in blocks, with three repetitions. The pH values corresponding to the PZC varied from 3,71 to 5,33, and the lowest values were observed in the horizon A, with a higher amount of organic matter, while the highest values were in the gibbsitic soil. Regressions were established to estimate the liquid electrical charges, according to the soil xpH. It was observed that the increase of the positive liquid charge provoked a higher retention of nitrate and lower diffusion coefficients. Smaller quantities of nitrate were observed in the Horizon A, as well as higher diffusion coefficients. Those results were attributed to the anionic repulsion caused by the organic matter. It was observed that there were higher amounts of nitrate retained in the superior section of the columns filled with the Horizon B of LVAgr, presenting 85 % of retention for a positive liquid charge of 2 cmol c kg -1 . As to the kaolinitics soils, it was observed a lower retention of LVAcm, which is more sandy and presents a lower positive liquid charge, as well. The application of the Ca(NO 3 ) 2 solution as a dislocating fluid provided a retention of nitrate higher than that obtained by the application of the KNO 3 solution . Such effect may be attributed to the effect of the ionic bridges provided by the Ca 2+ , and it was more evident with the higher negative liquid charges. The DNO 3- lowest values were observed for the LVAcm, due to a greater tortuosity of the porous medium, since this soil presented the lowest humidity saturation degree. As o the Horizon A of the two loamy soils, higher DNO 3- were found in the LVAcr, probably due to the smaller tortuosity and the smaller interaction between the nitrate and the colloid surfaces. In the Horizons B of the LVAcr and LVAgr, no significant differences were observed in the DNO 3- . It was evident that, besides the liquid electrical charge of the soil, the porous saturation with water, which determines the impedance factor, contributes to the definition of the DNO 3- .Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic