Quantification of permanent and variable charges in reference soils of the State of Pernambuco, Brazil

Abstract

The electrical charges in soil particles are divided into structural or permanent charges and variable charges. Permanent charges develop on the soil particle surface by isomorphic substitution. Variable charges arise from dissociation and association of protons (H+), protonation or deprotonation, and specific adsorption of cations and anions. The aim of this study was to quantify the permanent charges and variable charges of Reference Soils of the State of Pernambuco, Brazil. To do so, 24 subsurface profiles from different regions (nine in the Zona da Mata, eight in the Agreste, and seven in the Sertão) were sampled, representing approximately 80 % of the total area of the state. Measurements were performed using cesium chloride solution. Determination was made of the permanent charges and the charges in regard to the hydroxyl functional groups through selective ion exchange of Cs+ by Li+ and Cs+ by NH4+, respectively. All the soils analyzed exhibited variable cation exchange capacity, with proportions from 0.16 to 0.60 and an average of 0.40 when related to total cation exchange capacity.

As cargas elétricas nas partículas dos solos são divididas em estruturais ou permanentes e variáveis. As primeiras desenvolvem-se na superfície da partícula do solo por substituição isomórfica; as segundas, no entanto, evidenciam-se por meio de dissociação e associação de prótons (H+), protonação ou desprotonação e adsorção específica de cátions e ânions. O objetivo deste trabalho foi quantificar as cargas permanentes e as variáveis, em solos de referência do Estado de Pernambuco. Para atingir os objetivos, foram retiradas amostras subsuperficiais de 24 perfis em diferentes regiões (nove da Zona da Mata, oito do Agreste e sete do Sertão), que representam aproximadamente 80 % da área total desse Estado. As determinações realizadas, utilizando solução de cloreto de césio, permitiram quantificar as cargas permanentes e as referentes aos grupos funcionais hidroxila, por meio da troca iônica seletiva de Cs+ por Li+ e de Cs+ por NH4+, respectivamente. Todos os solos analisados apresentaram capacidade de troca catiônica variável, com proporções no intervalo de 0,16 a 0,60 e média de 0.40, quando relacionada com a capacidade de troca catiônica total.