Electrochemical attributes and availability of nutrients, toxic elements, and heavy metals in tropical soils

Abstract

Electrochemical properties of soils are very important for the understanding of the physico-chemical phenomena which affect soil fertility and the availability of nutrients for plants. This review highlights the electrochemical properties of tropical soils, the behavior and the availability of nutrients, toxic elements and heavy metals in the soil, especially for soils with predominant variable charge minerals. Availability of the elements is related to ionic exchange, solution speciation, and electrostatic and specific adsorptive soil properties. Empirical and surface complexation models are briefly described, and some results of their application in tropical soils are presented. A better understanding of the role of the double diffuse layer of charges and CEC on nutrient cation availability for highly weathered soils is required, as well as a solid comprehension of surface complexation models, in order to improve the knowledge regarding the behavior of anions in soils. More studies have to be conducted to generate results that enable the use of chemical speciation concepts and calculation of several constants used in surface complexation models, especially for highly weathered soils from the humid tropics. There has to be a continuing development and use of computer softwares that have already incorporated the concepts of chemical speciation and adsorption models in the study of nutrients, toxic elements and heavy metal availability in the soil-plant system. Key words: electric charge, adsorption, model, ionic exchange, speciation ATRIBUTOS ELETROQUÍMICOS E DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES, ELEMENTOS TÓXICOS E METAIS PESADOS EM SOLOS TROPICAISRESUMO: As propriedades eletroquímicas dos solos tropicais são muito importantes para entendimento dos fenômenos físico-químicos que afetam a fertilidade do solo e a disponibilidade dos nutrientes das plantas. Essa revisão destaca os atributos eletroquímicos de solos e o comportamento e a disponibilidade de nutrientes, elementos tóxicos e metais pesados no solo, especialmente aqueles com predominância de minerais com cargas variáveis. A disponibilidade dos elementos é relacionada com a troca iônica, especiação da solução e propriedades adsortivas eletrostáticas e específicas do solo. Modelos empíricos e de complexação de superfície são brevemente descritos, e são apresentados resultados de sua aplicação em solos tropicais. É necessário um melhor entendimento do papel da dupla camada difusa de cargas e da CTC na disponibildade de nutrientes em solos altamente intemperizados, assim como uma melhor compreensão dos modelos de complexação de superfície, a fim de melhorar o entendimento do comportamento dos ânions no solo. Mais estudos devem ser conduzidos para gerar resultados que tornem possível o uso de conceitos de especiação química e o cálculo de diversas constantes usadas em modelos de complexação, especialmente para solos altamente intemperizados do trópico úmido. Deve haver um contínuo desenvolvimento de programas computacionais que já tenham incorporado os conc...

Sorção de selênio em solos do bioma cerrado

“…Os valores de K d são muito importantes do ponto de vista ambiental, pois refletem a afinidade dos elementos químicos pelos constituintes da fase sólida do solo (Fontes & Alleoni, 2006 (Nakamura et al, 2005). Os outros solos apresentaram valores de K d bem inferiores aos do LVA, indicando que, mesmo em subsuperfície e talvez pela baixa ou ausência concentração de goethita, o Se é muito pouco retido e pode ser facilmente lixiviado e estar prontamente disponível para as plantas.…”

Adsorption of arsenate (HAsO42-) by the clay fraction of soils of the Keller and Barton Peninsulas, King George Island, Maritime Antarctic

“…O potencial poluidor de compostos orgânicos ou de elementos inorgânicos está relacionado às características do poluente e a características químicas e mineralógicas do solo (FONTES; ALLEONI, 2006). No que se refere aos poluentes inorgânicos, destaque é dado para o arsênio (As), pois se trata de um elemento extremamente tóxico e prejudicial à saúde de homens e animais.…”

Adsorption of Cd, Cu, Ni and Zn in tropical soils under competitive and non-competitive systems

“…In addition, these ionic species compete for the adsorption sites on the soil colloidal surfaces. Such complexity justifies the need of studies in tropical soils, because they have contrasting chemical, physical and mineralogical characteristics (Soares et al, 2005;Fontes and Alleoni, 2006).…”