Cations extraction of sandy-clay soils from Cavado valley, Portugal, using sodium salts solutions

Abstract

Cases of contamination by metals in the water wells of the Cavado Valley in north-west Portugal can be attributed to the heavy leaching of clay soils due to an excess of nitrogen resulting from the intensive use of fertilisers in agricultural areas. This work focuses on the natural weathering characteristics of soils, particularly the clay material, through the study of samples collected near the River Cavado. Samples taken from various sites, after physico-chemical characterisation, were subjected to clay dissolution tests, using sodium salts of different ionic forces, to detect the relationship between certain physico-chemical parameters of water, such as pH, nitrate, chloride and sulphate content, in the dissolution of clay and the subsequent extraction of such cations as Al, Fe and K. In acidic sandy clay soils, the mineralogical composition of which was characterised by a predominance of quartz, micas, kaolinite and K-feldspars, decreases of the clay material/water pH ratio increases dissolution of the micaceous and K-feldspars phases. The presence of nitrates in the aqueous solution apparently advanced the extraction of all three cations Al, Fe and K. The specific surface area of the clay material showed a significant correlation with the main kinetic parameters of cation extraction.

Têm ocorrido casos de contaminações de águas de poços, por metais, no vale do Rio Cávado, região noroeste de Portugal. A princípio, poderiam ser explicáveis pela elevada lixiviação dos solos arenoargilosos da região, quando da prática de adubações intensivas de nitrogênio em áreas agrícolas. Assim, estudaram-se as características do intemperismo natural dos solos, particularmente da fração argila, característica da margem norte do rio Cávado. Coletaram-se amostras de vários locais, que foram submetidas, após caracterização físico-química, a ensaios de dissolução a partir de soluções de sais de sódio com diferentes forças iônicas. O objetivo foi observar as relações de determinados parâmetros físico-químicos da água, tais como: pH, nitratos, cloretos e sulfatos na dissolução das argilas e a conseqüente extração de espécies químicas tais como Al, K e Fe. Para solos areno-argilosos, ácidos, cuja composição mineralógica se caracteriza por um predomínio de quartzo, micas, caulinita e feldspato-K, o abaixamento do pH da suspensão solo/água promove a solubilização das fases micáceas e feldspáticas. A presença do nitrato nas soluções aquosas promoveu aparentemente a extração de todos os três cátions: Al, K e Fe. O efeito da área superfícial específica das partículas dos solos condicionou fortemente vários dos parâmetros cinéticos estudados relativos à extração dos cátions.