Background concentrations and adsorption of selenium in tropical soils

• Main Author: Mariana Bassetto Gabos
• Other Authors: Luis Reynaldo Ferracciú Alleoni
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2012
• Subjects: Adsorção; Isoterma; Manejo do solo; Modelo de capacitância constante; Selênio; Solos - Qualidade; Adsorption; Constant capacitance model; Isotherm; Selenium; Soil management; Sooils - Quality
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-20092012-164703/

Selenium (Se) is a trace element essential to the nutrition of animals. On the other hand, in a narrow concentration range, Se can cause toxicity. The presence of Se in food is related to the concentration of the element in soil. Thus, the knowledge of the Se amount and its behavior in soil are very important to the better manage the environment and to prevent toxicological problems and human deficiency. The objectives of this study were: (i) to quantify the natural content of Se in some Brazilian soils and correlates them with soil attributes; (ii) to evaluate the adsorption of selenite and selenate as a function of pH and Se concentration in tropical soils; (iii) to adjust the constant capacitance model to describe the Se adsorption in tropical soil as compared to empiric models. Se concentrations ranged from <0.08 to 1.61 mg kg-1, with a mean of 0.19 mg kg-1. Concentrations of Se in the samples collected in the superficial layers were positively correlated to cationic exchange capacity, as well as to clay, organic matter and oxide contents of the soils. In the subsurface samples, only pH and aluminum oxide content were correlated with Se concentrations. Most samples with the highest Se concentrations were derived from sedimentary parent material. Se(IV) adsorption was high for all soils, decreased with increasing pH and was strongly correlated to organic matter and Fe and Al oxides contents. On the other hand, Se(VI) adsorption was very low at pH values commonly found in agricultural soils, except for the highly weathered Rhodic Acrudox which was positively correlated with the gibbsite content. The constant capacitance model fit the Se(IV) and Se(VI) adsorption data well, and was similar to Langmuir and Freundlich empirical models. Optimizations of mono and bidentate complexation and surface protonation constant were used for the Se(IV) adsorption data. For Se(VI), optimizations for the two monodentate species were employed. === O selênio (Se) é um elemento traço essencial a nutrição animal. Por outro lado, o limiar de concentração entre suficiente e tóxico é estreito. A presença de Se nos alimentos está relacionada à sua concentração no solo. Deste modo, conhecer a quantidade e o comportamento do Se no solo é muito importante para um correto manejo ambiental, previnindo problemas toxicológicos e deficiência em humanos. Os objetivos deste estudo foram: (i) quantificar os conteúdos naturais de Se em solos brasileiros e correlacioná-los com seus atributos; (ii) avaliar a adsorção de selenito e selenato em função da variação do pH e da concentração de Se em solos tropicais; (iii) ajustar o modelo de capacitancia constante para descrever a adsorção de Se em solos tropicais comparado a modelos empíricos. As concentrações de Se variaram de <0,08 - 1,61 mg kg-1, com média de 0,19 mg kg-1. As concentrações de Se nas amostras coletadas nas camadas superficiais do solo foram positivamente correlacionadas com a capacidade de troca catiônica, bem como os teores de argila, matéria orgânica e óxidos de Fe e Al do solos. Nas amostras subsuperficiais, apenas pH e teor de óxido de alumínio foram correlacionadas com as concentrações de Se. A maioria das amostras com maiores concentrações de selênio foram provenientes de material de origem sedimentar. A adsorção de Se(IV) foi elevada para todos os solos, diminuiu com o aumento do pH e foi fortemente correlacionada com teores de matéria orgânica e de óxidos de Fe e de Al. Por outro lado, a adsorção de Se(VI) foi muito baixa em valores de pH normalmente encontrados em solos agrícolas, excepto para o Latossolo Vermelho acriférrico, que foi positivamente correlacionada com o teor de gibbsita dos solos. O modelo de capacitância constante ajustou-se bem aos resultados de adsorção Se(IV) e Se(VI), com ajuste similar aos modelos empíricos de Langmuir e de Freundlich. Para os resultados de adsorção de Se(IV) foram utilizadas otimizações das constantes de complexação mono e bidentadas e da constante de protonação de superfície. Para Se(VI), foram empregadas otimizações para as duas espécies de monodentadas.