II SIMPÓSIO REGIONAL DE GEOGRAFIA
“PERSPECTIVAS PARA O CERRADO NO SÉCULO XXI”
Universidade Federal de Uberlândia – Instituto de Geografia
26 a 29 de Novembro de 2003
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COMPORTAMENTO DA DISPERSIBILIDADE DE SOLOS ARGILOSOS DAS
CHAPADAS DA REGIÃO DE UBERLÂNDIA/MG
GILMAR FERREIRA FONSECA – Estudante do Dep. de Geografia da UFU
LUIZ NISHIYAMA - Prof. Dr. Dep. de Geografia da UFU
[email protected]
INTRODUÇÃO
A chapada da região do Triângulo Mineiro tem como características principais
altitudes que variam de 900 a 1.100 metros, com topo plano, amplos e largos. Nela
predominam latossosolos álicos ou distróficos, com horizontes pouco definidos e
textura argilosa a muito argilosa, variando de vermelho - escuro a vermelho -amarelo.
As porções de chapada tiveram sua ocupação impulsionada inicialmente no governo de
Vargas. Essa ocupação intensificou em meados da década de 70, principalmente pela
introdução da silvicultura, pastagens, e posteriormente, pelas culturas de grãos.
Atualmente, as áreas de chapada passa por um processo de ocupação desordenada.
A carência de informações sobre as caracteristicas básicas dos solos dessa área
despertou o interesse para a elaboração do presente estudo, no intuito de compreender
melhor o seu comportamento quanto a dispersibilidade. O uso de dispersantes para
realização de análises texturais neste tipo de solo não tem sido efetivo e evidenciam
comportamentos distintos, dos quais se destacam a baixa eficiência na dispersão da
fração argila e dispersão seguida de floculação. Este comportamento diferenciado tem
influenciado na qualidade dos resultados de análises granulometricas, que nem sempre
refletem a real textura do solo.
OBJETIVO DO ESTUDO
O presente trabalho tem como objetivo a caracterização textural do solo em áreas
de topo de chapadas, localizada no Núcleo Urbano da cidade de Uberlândia-MG, a
partir de amostras coletadas de metro em metro em dois furos de sondagens, através de
análises granulométricas, utilizando como dispersantes químicos hidróxido de sódio e
hexametafosfato de sódio, com o fim de identificar as possíveis causas da floculação das
partículas coloidais do solo.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICO-METODOLÓGICA
LEINZ & AMARAL (1998) caracterizam o solo como sendo produto final do
intemperismo das rochas, graças à ação dos agentes físicos, químicos e biológicos, que
permitem o desenvolvimento da vida vegetal e de microorganismos. Denominam o solo,
também, manto de intemperismo ou regolito, por formar um manto sobre a rocha em
decomposição. Para alguns estudiosos, o solo classifica-se como sendo material
(mineral ou/e orgânico) inconsolidado, que ocupa a camada superficial da crosta
terrestre, servido como meio natural para o crescimento e desenvolvimento das plantas
(CURI et al, 1993).
O solo estudado passou por um intenso processo de intemperismo, que resultou
numa textura muito fina e camadas muito profundas, dificultando diferenciar um
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horizonte do outro. No manuseio das amostras, mesmo em nível superior a 30 metros,
não foi encontrado nenhum fragmento de rocha.
De acordo com (SUGUIO, 1973), o conhecimento da forma geométrica e o grau
de arredondamento das partículas são importantes características que podem ajudar na
identificação da origem dos sedimentos no caso, os solos das chapadas, a forma está
relacionada a uma característica adquirida durante o transporte e deposição dos
sedimentos, enquanto que o arredondamento é outra característica que reflete na
distância e no rigor do transporte. O estudo das propriedades físicas, químicas e
decomposição organica do solo são de grande importância para compreensão da
susceptibilidade à erosão, ou seja, a erodibilidade. Esta depende, em grande parte, de
suas propriedades, tais como teor de areia, silte, argila, matéria orgânica, entre outras
(GUERRA E CUNHA, 1995).
Um outro aspecto importante no estudo da granulometria e mineralogia de
alguns solos transportados (alóctones) é a possibilidade de fornecer indicações sobre o
meio transportador e deposicionário, isto é, pode ser usado para compreensão da gênese
dos sedimentos que os constitui, além de contribuir de forma significativa para subsidiar
o uso e ocupação do solo. Enfim, a compreensão da gênese da constituição e de suas
propriedades físicas e químicas ajudará o homem a aproveitar melhor o solo, tanto em
áreas urbanas como no meio rural, mediante emprego de técnicas que resultem no
manejo adequado do solo e das bacias hidrográficas, podendo ser de grande aplicação
aos fazendeiros e ao poder público. Além de esse tipo de estudo de descrição textural
servir para compreensão da mecânica do solo, pode também ser usado como subsídio na
exploração de recursos naturais, na construção de estradas, aterros sanitários, nas
interpretações das condições de gênese dos sedimentos durante o transporte, deposição,
e usados na Geologia ambiental e como forma de planejamento.
GEOLOGIA
De acordo com NISHIYAMA (1989), a região do Triângulo Mineiro está
inserida na Bacia Sedimentar do Paraná. Esta é representada pelas seguintes unidades
geológicas (formações) de idade Mesozóica: Botucatu (arenitos eólicos); Serra Geral
(basaltos); Adamantina, Uberaba e Marília (arenitos calcários e conglomerados). A
unidade geológica presente na área estudada ainda não definida formalmente, é
caracterizada como uma cobertura Cenozóica, a qual recobre extensas áreas das regiões
do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba, sobrepondo-se às unidades geologicas
mesozóicas. Outros tipos de cobertura cenozóica ocupam diferentes níveis topográficos,
das vertentes dos vales fluviais. Os solos evoluidos da cobertura Cenozóica das
superficies de cimeiras das chapadas são constituídos de materiais detríticos de texturas
variáveis, desde seixos bastante arredondados até partículas muito finas. Também estão
presentes as concreções lateríticas dispersas na matriz do solo ou concentradas em
determinados níveis (NISHIYAMA, 1989).
LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo localiza-se no Oeste do estado de Minas Gerais, na região do
Triângulo Mineiro, no município de Uberlândia-MG, e no perímetro urbano desta. Entre
as coordenadas geográficas 18º55’S e 18º55’S e 48º11’W e 48º14’W. Os dois perfis
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CONVENÇÕES:
DRENAGEM
PONTOS DE AMOSTRAGEM
LIMITE DOS TRANSECTOS
48°11'W
48°14'W
estudados estão localizados próximos do Aeroporto e da Colônia Penal de Uberlândia.
O perfil denominado Aeroporto localiza-se na cota 932 metros e, o perfil da Colônia
Penal de 938 metros, em relação ao nível do mar.
LOCALIZAÇÃO:
NUTM
47°30'
18°00'
51°00'
18°00'
GO
Có
rreg
oM
arim
bon
do
18°53'S
MS
20°30'
51°00'
20°00'
47°30'
SP
Ar
ag
ua
ri
Rio
FONTES DE DADOS:
Prefeitura Municipal de Uberlândia - Mapa da
área urbana - 1999
Levantamento de Campo
DESENHO:
DATA:
EDIVANE CARDOSO DA SILVA
JANEIRO DE 2002
0
500
1000m
18°55'S
Figura 01: Mapa de Localização da Área Estudada
Solos
Segundo levantamento da EMBRAPA (1982), “estão presentes nas regiões do
Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba os seguintes tipos de solo: Latossolo VermelhoEscuro álico e distrófico, Latossolo Vermelho-Amarelo álico ou distrófico, Latossolo
Roxo eutrófico Litólicos, Cambissolo eutrófico, Glei Húmico álico e distrófico”. Sob o
ponto de vista de DEL GROSSI (1991), a região central do município de Uberlândia é
constituída por chapadas que apresentam topos planos e largos, com vales espaçados
entre si, altimetrias acima de 900 metros, declividades que variam entre 3 e 5%,
drenagem com pouca ramificação e solos do tipo Latossolo Vermelho-Escuro e
Vermelho-Amarelo, que estão sobrepostos a uma crosta ferruginosa de espessura
variável. FELTRAN FILHO (1997) classifica os solos que ocupam os topos de
chapadas “como sendo latossolos Vermelhos-Amarelos (LV) Vermelhos-Escuros (LE),
presentes principalmente nas áreas de relevos plano e suave ondulados, que ocupam as
partes mais altas das chapadas, em altitudes superiores a 850 metros”.
De acordo com o mapa de materiais inconsolidados elaborado por
(NISHIYAMA, 1998), a área em estudo apresenta coberturas de topo de chapadas,
caracterizadas como um material retrabalhado, com espessuras variáveis no intervalo de
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5 a 20 metros, textura argilo-siltosa a argilo-arenosa, coloração vermelho-escuro (2,5
YR) e aumento da porcentagem de areia no sentido descendente do perfil.
Outra característica importante dos solos de topo de chapada é quanto à sua
utilização. Nas áreas mais elevadas das chapadas, onde o solo é do tipo VermelhoEscuro, é comum a ocupação por culturas de café. Atualmente as áreas planas das
chapadas vêm sendo utilizadas para agricultura mecanizada, com o cultivo de soja,
milho, batata, ervilha. Os florestamentos também ocupam áreas expressivas nas áreas de
chapadas. Nas pequenas e médias propriedades há uma variedade maior de culturas,
sempre associadas à criação de gado leiteiro, principalmente nas porções localizadas nas
encostas e fundo de vales.
DESCRIÇÕES DOS PERFIS DO SOLO ESTUDADO
Nas camadas superficiais dos perfis do Aeroporto e Colônia Penal, nota-se que
as cores são mais escuras, vermelho-escuro, ocasionado pela presença da matéria
orgânica, apesar de nessa área já não mais possuir cobertura vegetal. Em profundidade
de 8,5 a 17,5 metros, as cores são mais claras, (vermelho-amarelo) e nos horizontes
mais profundos acima de 20,5 metros, as cores mudam de amarelo-escuro para amareloclaro.
Com relação às concreções lateriticas, estas surgem a partir dos 18,5 metros em
ambos os perfis. Essas concreções são de tamanhos variáveis, podendo chegar a 3 cm de
diâmetro nas profundidades de 18,5 a 22,5m. A freqüência e o tamanho diminuem no
sentido descendente. Todavia não sabe-se está ocorrendo a formação ou a destruição
desse material visto que da profundidades 18,5 a 22,5 m se têm nódulos mais
significativo em tamanho e número. Nas profundidades seguintes verifica-se uma
diminuição significativa da freqüência de nódulos. As concreções lateriticas também
podem ser encontradas nas bordas das chapadas e nas vertentes dos vales fluviais, o que
foi verificado em trabalhos de campo realizados no município de Uberlândia. Segundo
GUERRA (1998), as concreções lateriticas são nódulos que se formam graças à
precipitação que se processa em torno de um núcleo. A formação de nódulos ou
concreções ocorre principalmente em depósitos sedimentares e está associada ao clima
da região. As concreções ou nódulos são formados no interior dos sedimentos na
posição em que eles são encontrados. Em geral são resistentes ao intemperismo, mas
esta característica depende da composição dos sedimentos das concreções e das rochas
encaixantes.
Outra característica observada por SUGUIO, em rochas de origem areniticas os
nódulos podem ser encontrados em maiores dimensões, por haver mais espaços livres
entre os sedimentos, enquanto que em rochas argilosas é mais difícil em virtude da
menor permeabilidade desses sedimentos”. (SUGUIO, 1973).
Justamente nos horizontes onde apareceram as concreções se teve maior
dificuldade para desagregar as partículas do solo, principalmente nas profundidades de
18,5m a 20,5m. Após ultrapassar essas profundidades, as amostras mantiveram um certo
grau de homogeneidade. Porém, no intervalo de 28,5m a 30,5m ocorreu uma diminuição
no grau de dificuldade para a desagregação do solo. Verificou-se também que, ao se
manusearem estas amostras de solo, nos horizontes até 19,5 metros, ocorre um material
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de elevada pegajosidade. Essa característica foi observada ao adicionar os defloculantes,
pois se usava um bastão de vidro para misturar a solução e no final da diluição o bastão
ficava encoberto por partículas de solo, que eram difíceis de serem desagregadas.
Porém, nos demais horizontes essa característica, não foi observada, havendo uma
facilidade maior para se lavar o bastão.
METODOLOGIA
As análises granulométricas foram feitas no laboratório de geologia da
Universidade de Uberlândia, utilizando o método da pipeta, segundo os procedimentos
da EMBRAPA, 1979. As análises foram feitas seguindo uma seqüência alternada entre
uma profundidade e outra no sentido descendente, de maneira que, havendo uma
mudança de comportamento ao longo do perfil amostrado, esta seria imediatamente
identificada.
Optou-se pelo método da pipeta, pois se trata de um método simples, de fácil
entendimento, de baixo custo operacional que, de acordo com SUGUIO (1973), é um
método mais apropriado, indicado para a análise granulométrica de sedimentos finos os
quais correspondem às características do solo dos perfis estudados. O método da pipeta
consiste em se obterem resultados do tamanho das partículas do solo através das
mudanças de concentração de materiais em suspensão numa proveta mediante
pipetagens na mesma profundidade e em tempos determinados. É importante ressaltar
que esse método baseia-se na velocidade de queda das partículas, no fim de um
intervalo de tempo, a uma determinada profundidade. As partículas maiores são as
primeiras a sedimentar. Portanto, para se obter resultado real, é necessário seguir
rigorosamente o intervalo de tempo de sedimentação e a profundidade a ser realizada a
pipetagem do material em suspensão. Deve-se também fazer uma agitação uniforme, de
forma que as partículas fiquem bem distribuídas dentro da proveta.
As amostras de solo para análise textural foram secadas ao ar (Terra fina seca ao
ar-TFSA), destorroadas em almofariz com mão de gral revestido com borracha e em
seguida, passadas na peneira com abertura de malha 2 mm de diâmetro. Utilizaram-se
frações inferiores a 2 mm de (TFSA) para a determinação da granulometria, segundo o
método descrito no Manual de Análise de Solo (EMBRAPA, 1979). Para as análises
texturais pesou-se 20g de TFSA em uma balança com precisão de duas casas decimais.
O material foi colocado em um béquer e a ele foi adicionado 15 ml de hidróxido de
sódio e 80 ml de água destilada; misturou-se tudo com um bastão de vidro. Depois, esse
material foi deixado em repouso durante 24 horas para que, nesse período, ocorresse o
ataque químico (obs: nas amostras abaixo de 17,5m foi utilizado hexametafosfato de
sódio a 4.7%.). Depois de a amostra ter ficado em repouso durante as 24 horas,
transferiu-se o material para um copo de alumínio, agitando-o por 15 minutos em um
dispersor mecânico. Teve-se o cuidado, durante todo o processo, de não se perder
nenhum material.
Após ser desagregado, o material foi lavado com água destilada em uma peneira
de malha 0,053mm sobre um funil e uma proveta graduada de 1000ml. É importante
verificar se não ocorreu o fenômeno da floculação. Esse fato pode ser observado
agitando a solução e deixando-a em repouso durante 24 horas. Em algumas amostras a
floculação das partículas coloidais ocorre instantaneamente, mais isso não é
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característica de todas as amostras; em outras a velocidade pode ser lenta e pode ocorrer
após o período de 12 horas. Depois de observar se houve ou não a ocorrência da
floculação das partículas coloidais, a amostra estará preparada para ser submetida à
análise granulométrica.
As quantidades das frações de areia grossa e fina são obtidas após as amostras
serem lavadas sobre uma peneira de malha 0,053mm, onde ficam retidas. Após essa
etapa, o material é transferido para um cadinho e levado à estufa para secar a uma
temperatura de 105ºC. Uma vez secas as areias são peneiradas manualmente em uma
tamiz de malha 0,210mm. A fração areia grossa é a que permanece sobre a peneira. As
areias finas são determinadas pelo peso das partículas que passaram pela abertura da
peneira e ficaram no fundo do prato. O calculo é feito da seguinte forma: Areia grossa
% =peso da areia grossa x 5; Areia fina % = peso da areia fina x 5.
Quase sempre não se consegue obter um peneiramento perfeito, em que ocorra a
passagem de 100% do material peneirado. Para se ter uma maior uniformidade dos
resultados aconselha-se um peneiramento homogêneo em todas as amostras, utilizando
os mesmos movimentos e tempo gasto nas demais. Para determinação da fração argila
agita-se a solução durante 1 minuto com um agitador manual de proveta e, após isto,
deixa-se em repouso durante 4 horas. Nesse intervalo de tempo ocorre a sedimentação
das partículas maiores no fundo da proveta como silte e silte grosso, permanecendo em
suspensão apenas materiais mais finos, como a argila. A quantidade da fração argila é
dada pela fórmula; Argila% =peso da argila x 200. Depois de transcorrido o intervalo de
4 horas faz-se a primeira pipetagem. Primeiramente é introduzida a pipeta de 25ml a
uma profundidade de 5 cm em uma proveta de 1000 ml e se pipeta 25 ml de solução,
que é colocado em um cadinho de peso conhecido, levado à estufa a uma temperatura de
105ºC para ser secado e posteriormente pesado para determinação da quantidade da
fração argila. É importante no momento da amostragem de argila e silte evitar o
turbilhamento da solução.
Para ser realizada a segunda pipetagem é agitada a solução da proveta
novamente durante 1 minuto e deixada em repouso por 4 minutos; pipeta-se 25 ml de
solução a uma profundidade de 10 cm. Nesta pipetagem são retiradas as partículas de
silte e argila, que são colocadas em um cadinho, levado à estufa para secar.
Posteriormente, é retirado e pesado. A quantidade da fração silte é determinada pela
diferença entre silte e argila segundo a expressão: Silte%= peso do silte(-)peso da argila
x 200.
FLOCULAÇÃO DOS SEDIMENTOS
O fenômeno de floculação consiste na aglutinação de partículas microscópicas,
formando agregados e estes se juntam formando partículas maiores, que são depositadas
com maior velocidade no fundo da proveta. Essas partículas são muito pequenas, por
terem sido intensamente modificadas no período de formação do solo, através dos
processos de intemperização, ocorrendo a decomposição dos minerais. Com atuação dos
processos de intemperismo químico, associados ao clima úmido das regiões tropicais,
diminui ainda mais o tamanho dessas partículas, ao ponto em que elas não podem ser
visualizadas à vista desarmada. Essas pequenisíssimas partículas estão entre 10-4 e 10-7
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cm de diâmetro e normalmente encontram-se dispersas dentro da solução, GALETE
(1973).
Segundo o professor Pavanin, do Instituto de Química da Universidade Federal
de Uberlândia o fenômeno de floculação ocorre quando se têm interações eletrostáticas
no sistema. Estas têm tendência para atração de partículas com cargas positivas e
negativas. Com a junção de cargas formam-se partículas maiores, com a tendência para
a sedimentação mais rápida devido ao seu tamanho, sendo atraídas para o fundo da
proveta pela força da gravidade.
Os resultados das análises granulométricas podem ser alterados em virtude da
floculação de partículas em razão da aglomeração das mesmas na solução. Entretanto, a
partir do momento em que se tem a formação de partículas maiores, pode-se notar a
sedimentação completa de todas as partículas da solução. A floculação acontece pela
aglutinação de partículas, possivelmente devido aos efeitos de cargas eletrostáticas
dentro da solução. Essas cargas são muito instáveis e acompanham os movimentos, ou
seja, se for adicionado um defloculante que tenha influência sobre as cargas este leva a
uma alteração na relação estabelecida e muda as características do sistema, ocorrendo a
aproximação e junção das partículas e imediatamente a floculação. O inverso também
pode ocorrer. Outra possibilidade da capacidade de floculação está relacionada com a
presença de íons de carga elétrica oposta ou com íons de ação modificada com o mesmo
tipo de carga que os colóides possuem entre si. Entretanto, se tiver uma solução neutra,
com mesma quantidade de cargas positivas e negativas, a floculação torna mais difícil
de acontecer, por não ter efeito de cargas. É importante salientar que na fase coloidal
não ocorre floculação das partículas, estas ainda permanecem em suspensão. Somente
ocorre sedimentação quando as cargas dos colóides se atraem, formando partículas
maiores.
Devido à formação de partículas maiores em função da floculação, é possível
ocorrer erro de interpretação na granulometria das partículas do solo. Esses erros estão
relacionados, segundo SUGUIO (1973), com a velocidade de decantação dos
sedimentos. As cargas atraem outras cargas opostas dos materiais em suspensão e,
assim, as partículas pequenas resultantes da aglutinação, de alta esfericidade, decantam
antes das partículas maiores, de menor esfericidade, dando a falsa impressão de que o
solo possui uma textura siltosa, sendo que na realidade possui uma textura argilosa,
como pode ser caracterizado no solo estudado.
As argilas são silicatos e podem apresentar tanto cargas positivas como
negativas. Além de possuir uma parte móvel com cargas positivas e uma parte fixa com
cargas negativas, apresentam uma tendência de atrair cargas. O difícil é estimar essa
tendência e quando ela irá aparecer. Alguns autores admitem que a floculação das
argilas ocorre em virtude da presença dos sais de manganês. Entretanto, a floculação
depende da natureza das argilas e das condições do meio e, segundo outros autores,
essas características são variáveis.
O fenômeno da floculação pode ser facilmente reconhecido em uma análise
granulométrica, através de alguns procedimentos, como descritos a seguir: Ao término
do processo de separação da fração areia, observa-se o material desagregado em
suspensão aquosa dentro da proveta se este ficou transparente, com quase ausência de
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matérias em suspensão significa que a solução irá flocular. Outro procedimento é no
momento em que se agita a solução, verificando a ocorrência da formação de flóculos,
semelhante ao que ocorre com o leite ao se adicionar uma substância ácida. Por fim,
para todo e qualquer tipo de solo deve-se deixar a solução em repouso durante 24 horas
para verificar se não ocorreu a formação de agregados, pois a velocidade de floculação
pode-se dar de forma variável. Esses cuidados devem ser tomados quando se inicia uma
análise textural do solo, para não correr o risco de divulgar e até mesmo fazer uso de
dados incorretos. Pois o fenômeno de floculação influência significativamente nos
resultados, e se não for observado a ocorrência de floculação e esta existir, corre-se o
risco de se utilizar dados que não condizem com a realidade do solo.
RESULTADOS
Os resultados das análises granulométricas dos dois perfis do solo apresentando
a sua distribuição textural, estão representados na figura 02.
Figura 02. Gráfico da distribuição textural
.
do perfil Aeroporto (SP1)
Gráfico da distribuição textural
do Perfil Colônia Penal (SP2)
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Diante dos resultados obtidos percebe-se que, o solo estudado possui um
comportamento diferente quanto ao uso dos dispersantes químicos de hidróxido de
sódio e hexametafosfato de sódio. É importante relatar que nos resultados presentes nos
gráficos das figuras 02, foram utilizados hidróxidos de sódio a 4% (NaOH) para
dispersão das partículas do solo, até a profundidade de 18,5m. A partir desta
profundidade o hidróxido de sódio não consegue manter as partículas do solo em
suspensão, deixando ocorrer o fenômeno de floculação. Devido a esse fenômeno de
floculação, nas profundidades de 19,5m a 30,5m o hidróxido de sódio foi substituído
pelo hexametafosfato de sódio.
Para tentar solucionar o problema de floculação foi utilizado, para dispersão das
partículas do solo, hexametafostato de sódio a uma concentração de (47,7g/L). O
hexametafosfato de sódio possui algumas propriedades que funcionam como
complexantes, evitando a floculação. Os resultados desses gráficos da distribuição
textural têm por finalidade diagnosticar o comportamento das argilas diante do uso de
dispersantes do solo. A utilização de hexametafosfato de sódio como defloculante, nas
amostras mais profundas, abaixo dos 18,5m, mostrou resultados satisfatórios, pois ele
possui uma boa atuação, evitando a floculação das partículas em suspensão.
Comparando os resultados obtidos com o uso desses dois dispersantes nota-se
que até os 18,5m os valores de argilas são maiores, em virtude de o hidróxido de sódio
possuir uma maior eficiência na dispersão desta fração granulométrica. A partir dessa
profundidade, com a mudança nas características do solo, como presença das
concreções lateríticas, grumos de argilas, ocorre uma diminuição nos valores de argila e
um aumento dos valores de silte grosso. A comparação dos resultados das análises
granulométricas apresentados nas figuras 02 evidenciam que as características texturais
entre os dois perfis são muito semelhantes. Em ambos os perfis foram encontrados
praticamente os mesmos comportamentos, tais como: dificuldade de desagregação e
ocorrência de concreções lateriticas em profundidades equivalentes. Apenas uma
diferença foi observada: no perfil da Colônia Penal o fenômeno da floculação ocorreu
com maior intensidade a 17,5 metros, enquanto que no perfil do Aeroporto foi notado a
18,5 metros. Porém, esta discrepância pode estar na diferença de altimetria entre os dois
perfis.
As análises químicas, realizadas no Instituto de Química desta Universidade,
revelaram que as amostras possuem baixo teor de metais, com 0,001% de manganês,
2,3% de alumínio e 0,85% de ferro total. Com base nesses valores podemos afirmar que
os metais presentes nos sólidos filtrados não têm capacidade de interferir de forma
significativa no fenômeno de floculação. Também foram realizadas outras medidas de
pH nas soluções de solo dispersas, preparadas para ser realizada a pipetagem, com o
intuito de verificar se o pH estava influenciando no processo de floculação. Os valores
de pH foram: 9 utilizando como dispersante químico o hidróxido de sódio; 6 quando se
usa hexametafosfato de sódio e 11 usando a mistura de hidróxido de sódio +
hexametafosfato de sódio.
As análises granulométricas realizadas nos dois perfis em estudo apresentaram
resultados significantes até a profundidade de 18,5 metros. A partir dessa profundidade
nota-se que ocorreu a formação de partículas maiores na solução, alterando
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significativamente os resultados, conforme pode ser observado nos gráficos da figura
03.
Aeroporto - 29,5 m
Argila
Silte
50,0
80,0
. Aeroporto - 18,5 m
Argila
Silte
Silte Grosso
Silte Grosso
Areia Fina
Areia Grossa
0,0
0,0
10,0
20,0
20,0
40,0
30,0
Areia Grossa
40,0
60,0
Areia Fina
NaOH
Hexametafosfato
Defloculante
NaOH
70,0
Colônia Penal - 25,5 m
Argila
Argila
Silte
Silte Grosso
Silte Grosso
Areia Fina
Areia Grossa
0,0
0,0
10,0
20,0
20,0
30,0
40,0
40,0
Areia Grossa
60,0
Silte
Areia Fina
60,0
Defloculante
50,0
80,0
Colônia Penal - 18,5 m
Hexametafosfato
NaOH
Hexametafosfato
Defloculante
NaOH
Hexametafosfato
Defloculante
Figura 03. Gráficos comparativos, usando hidróxido sódio e hexametafosfato e sódio.
Os resultados obtidos utilizando (NaOH) mostram que a maior complicação nos
resultados surge aos 18,5 metros, onde se tem uma inversão de valores. O solo que tem
em média 62% de argila apresentou 10% de argila com o hidróxido de sódio como
dispersante.
A utilização de hidróxido de sódio (NaOH) também surtiu resultados positivos
como dispersante em amostras de solo até os 18,5m de profundidade. A partir dessa
profundidade os erros são relativamente maiores no sentido descendente dos perfis,
quando comparados com os resultados obtidos utilizando-se o defloculante
hexametafosfato de sódio. Essa diferença de resultado entre os dois defloculantes pode
ser observada na figura 03.
Na profundidade de 29,5 metros do perfil do Aeroporto os resultados obtidos
com o uso do hexametafosfato de sódio e hidróxido de sódio são muito próximos. Isto
se pode explicar por haver mudanças nas características físico-químicas do solo e por
haver uma aproximação no modo de atuação dos dois dispersantes, ou seja, os dois
produtos têm praticamente as mesmas características nesta situação. Também se pode
observar que o uso do hidróxido de sódio a 29,5m, não provoca a atração das partículas.
Este é um caso interessante, visto que em 10 metros de intervalo de profundidade o uso
desse defloculante não permite a atração de cargas, como ocorre nas profundidades de
18,5m a 28,5m. Ao se observarem-se os resultados do gráfico do perfil do Aeroporto a
29,5m, nota-se que os valores resultantes do uso do hidróxido sódio e do
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hexametafosfato de sódio são muito próximos na profundidade de 29,5 metros, mas o
hexametafosfato ainda continua sendo mais eficiente em profundidade.
Também foi utilizado outro complexante conhecido como EDTA, que é muito
mais ativo que o hexametafosfato de sódio com relação à complexação de metais. O
EDTA possui uma propriedade que tem a função de complexar os metais da amostra
solubilizando qualquer tipo de metal, deixando-os dispersos na solução, evitando a
junção de cargas e conseqüentemente a formação de flóculos. Porém, não se obteve
sucesso com a utilização desse dispersante nesse solo, muito usado em laboratórios do
Brasil. O EDTA não foi eficiente em evitar a floculação das partículas. Outro
dispersante também foi usado sem êxito, estudado por SUGUIO (1973), o Na2CO3
(Carbonato de Sódio). Este tem a propriedade de aumentar as cargas sobre as partículas
e não deixar formar partículas maiores, mas nesse solo esse dispersante também não
conseguiu evitar a junção das partículas. MEDINA & GROHMANN, (1962), ao
comparar dados de análises granulométricas em solo de regiões tropicais, encontraram
bons resultados usando hidróxido de sódio e valores regulares com hexametafosfato de
sódio. CORRÊA, (1997) ao estudar o solo da região do Sul de Minas, encontrou
problemas com floculação no horizonte C, utilizando hidróxido de sódio. E segundo
ainda o mesmo autor, ao estudar os solos da nossa região, obteve os piores resultados
com hexametafosfato de sódio. Por fim, em outro estudo, GROHMANN & LEPSCH
(1973), optaram pela mistura de hidróxido de sódio e hexametafosfato de sódio, por
obterem bons resultados utilizando a associação desses dois compostos químicos.
50,0
60,0
Argila
Sondagem sp2 Colônia Penal –22,5m
Argila
Silte
Silte
Silte Grosso
Silte Grosso
Areia Fina
50,0
60,0
Sondagem SP1 Aeroporto-20,5m
Areia Fina
Areia Grossa
0,0
0,0
10,0
10,0
20,0
20,0
30,0
30,0
40,0
40,0
Areia Grossa
NaOH+Hexametafosfato de sódio
Hexametafosfato
Defloculante
NaOH+Hexametafosfato de sódio
Hexametafosfato
Defloculante
Figura 04. Gráficos comparativos usando Hidróxido de sódio + hexametafosfato de
sódio.
Diante dos resultados expressos nos gráficos da figura 04, chegamos a duas
hipóteses: na primeira, como já era esperado, depois dos 18,5m de profundidade, nas
camadas onde surgem as concreções lateríticas, as partículas do solo estão ligadas de
forma coesa, sendo que nem o hidróxido de sódio, que é considerado um produto
químico que destrói algumas partículas minerais, consegue separar os grumos de argilas
em fase de formação da laterita. A segunda possibilidade está associada à eficiência do
hexametafosfato de sódio como um dispersante usado em sedimentos de áreas
intertropicais, com características siltosas, onde as partículas do solo não foram
intensamente intemperizadas. Esta possibilidade pode ocorrer nessas profundidades dos
perfis por ser grande a quantidade de material que está se sobrepondo a essas camadas, e
os processos de atuação do intemperismo são mais lentos e menos severos do que em
solos superficiais, com maior quantidade de partículas siltosas.
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60,0
Argila
80,0
Sondagem sp2 Colônia Penal –2,5m
Argila
Silte
Silte
Silte Grosso
Silte Grosso
Areia Fina
Areia Fina
Areia Grossa
0,0
0,0
20,0
20,0
40,0
40,0
Areia Grossa
60,0
80,0
Sondagem SP1 Aeroporto-2,5
NaOH
Hexametafosfato
Defloculante
NaOH
Hexametafosfato
Defloculante
Figura 05. Gráficos comparativos, usando Hidróxido de sódio e Hexametafosfato de
sódio em sedimentos até 12,5m.
Os resultados da análise granulométrica, na figura 05, mostram que os valores
usando hexametafosfato, de sódio são inferiores ao hidróxido de sódio. O
hexametafosfato, como dispersante, não apresentou bons resultados nas camadas mais
superficiais. Essa ineficiência pode ser atribuída ao solo, por apresentar maiores teores
de argilas, com ligações muito fortes entre si, dificultando a dispersão. Possivelmente
essa forte agregação deve estar associada à presença de óxidos e hidróxidos, cimentando
as partículas de argila.
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Tendo em vista os diferentes resultados quanto ao uso dos diferentes
defloculantes, os quais apresentaram comportamentos diferenciados em relação à
profundidade e, possivelmente, ao tipo de solo, discute-se qual o melhor defloculante a
ser usado, além de se levar em consideração que outros estudos já realizados podem
apresentar resultados que não condizem com as características texturais do solo. Ao
considerar esta afirmação deve-se levar em conta que nem todos os solos possuem
elementos que possam “camuflar” os resultados. Entretanto esse fenômeno existe, e se
não for identificado no momento das análises, corre-se o risco de serem divulgados
dados incorretos com relação às características texturais do solo.
Os resultados das análises granulométricas mostram que o uso do hidróxido de
sódio dispersa bem os agregados do solo até a profundidade de 18,5m. A partir dessa
profundidade, nos perfis estudados, os resultados com esse dispersante não
apresentaram dados satisfatórios.
Devido ao fato de ter ocorrido a floculação das partículas do solo utilizando
hidróxido de sódio, optou-se por outro dispersante químico que aparentemente parecia
ter resolvido os problemas das análises, pois nas camadas superficiais, onde se tem um
maior teor de argila, o hexametafosfato não apresentou resultados satisfatórios.
Entretanto, verificou-se que o uso de hexametafosfato de sódio funciona como
complexante, ou seja, ele separa os colóides da solução deixando-os solúveis (soltos),
evitando a formação de partículas maiores. Esse dispersante químico tem uma
propriedade muito importante, de não permitir a junção ou aproximação de cargas_
quando duas partículas de mesma carga se aproximam uma da outra, repelem-se
mutuamente. Essa característica é muito importante nas análises granulométricas, pois o
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material, após ser desagregado, não se aproxima para a formação de partículas maiores,
evitando à floculação. Nas soluções em que foi utilizado hexametafosfato de sódio
como dispersante químico não ocorreu floculação devido às cargas das partículas se
repelirem mutuamente, evitando a aderência entre as partículas coloidais. Entretanto,
quando se usa hidróxido de sódio, as partículas em suspensão se aderem, formando
agregados que começam a flocular e eventualmente toda a fase dispersa se assenta no
fundo da proveta, formando um precipitado.
Segundo OTTO ALCIDES (1972), o hexametafosfato de sódio possui a formula
química Na3P6O18 e uma propriedade de inibir a precipitação dos carbonatos de cálcio
de outros metais divalentes. Essa propriedade é muito importante nas análises
granulométricas, pois esta é capaz de complexar os metais evitando o fenômeno da
floculação das partículas. O hexametafosfato de sódio é um defloculante muito usado
nas escolas de engenharia e em regiões intertropicais, onde os solos são pouco
intemperizados e a quantidade de silte é bem maior do que em regiões tropicais. Onde
os solos são bastante evoluídos, como conseqüência das condições climáticas favoráveis
ao intemperismo químico em condições de um relevo plano, têm-se como produto final
os latossolos muito ricos em argila, tipo caulinita e gibsita, e estas se encontram muitas
vezes em forma de grumos, com um alto grau de dispersão. Devido a essa característica
de evolução do solo com altos teores de argilas não é recomendado o uso de
hexametafosfato de sódio como dispersante, pois este produto não consegue separar de
forma eficiente os grumos de argila. Outra restrição que pode ser feita quanto ao uso de
hexametafosfato de sódio é que, mesmo usando outros métodos de análises
granulométricas, como o método do densímetro, os resultados não serão reais, pois as
argilas estão em forma de agregados que dificilmente serão separadas ou desfeitas em
suas ligações, dando a falsa impressão de que o solo possui maior teor em silte, quando
na realidade é um solo essencialmente argiloso.
O hidróxido de sódio desagrega bem as partículas do solo, mas permite a
formação de colóides e partículas maiores. O hexametafosfato de sódio não possui
eficiência na desagregação das partículas, entretanto evita a junção de cargas. Com base
na eficiência e na ineficiência dos dois produtos, foram misturados os dois dispersantes,
com intuito de criar um produto que atenda às características do solo, desagregando as
suas partículas e mantendo-as em suspensão.
Comparando os resultados obtidos com o uso da mistura dos dois dispersantes,
observa-se que ocorre uma pequena diferença nos valores, conforme pode ser observado
na figura 04. Outro fato interessante, que merece ser destacado são as cargas negativas
que possuem a tendência de juntar metais e formar colóides, formando partículas
maiores. Entretanto, verifica-se que os resultados obtidos através das análises químicas
de ferro total, manganês e alumínio mostraram que o solo estudado não possui
quantidade suficiente de metais para juntar cargas. Cargas diferentes se atraem e cargas
iguais se repelem, como ocorre com os pólos dos imãs. Na solução não é diferente, a
carga sofre o mesmo processo de atração e repulsão. Dependendo do dispersante usado
para fazer uma análise, estamos adicionando mais cargas. Estas podem ser positivas ou
negativas, levando à formação de ligações ou interações eletrostáticas entre as partículas
na solução.
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Mediante todas as análises e tentativas realizadas, propõe-se um estudo mais
aprofundado da composição química dos solos das chapadas da região, pois este possui
uma característica própria, não se podendo generalizar afirmações quanto à causa
principal do fenômeno de floculação; visto que todas as alternativas possíveis para o
descobrimento do porquê da floculação foram realizadas. É também necessário estudar
qual a estrutura e a composição química desses solos.
CONCLUSÃO
Nas análises realizadas chegamos à conclusão de que os solos estudados
possuem uma característica intrínseca. Esse fato pode ser afirmado porque todas as
possíveis causas foram levantadas; entretanto, nenhuma delas revelou com exatidão as
causas, e somente algumas indicações podem ser sugeridas. Os efeitos dos dispersantes
são significativos na precisão dos resultados. Em decorrência desse fato é importante
escolher um dispersante que atue de forma positiva nos resultados, de acordo com as
características do solo, de forma a não ocorrer imprecisões nas análises granulométricas.
A maioria dos trabalhos e livros consultados que tratam do estudo do solo mostra
apenas qual o dispersante utilizado, nenhum deles afirma do porquê da escolha do
defloculante utilizado e muito menos discute se ele tem eficiência na separação dos
agregados do solo e quais as características do solo que podem interferir nos resultados
das análises.
Outra ressalva que se pode fazer com relação ao conhecimento das
características do solo em grandes profundidades é que a maioria dos trabalhos
realizados para fins de caracterização do solo trata apenas do solo em superfície, até no
máximo 3 metros. Praticamente quase nada se sabe sobre a constituição dos solos
profundos, comuns nos latossolos das áreas das chapadas do Triângulo Mineiro e Alto
Paranaíba. O comportamento de agregação de partículas dos latossolos das chapadas da
região de Uberlândia tem uma grande importância no desenvolvimento de processos
erosivos. Embora os solos argilosos sejam considerados como de baixa erodibilidade, os
solos das chapadas são relativamente erodíveis, porosos e permeáveis. Tais
propriedades resultam da aglutinação das partículas de argila e, com isto, os solos
argilosos passam a apresentar comportamento, frente aos processos erosivos, de solos
siltosos e arenosos.
A restrição do conhecimento do comportamento dos solos em profundidades
maiores que 3 metros não significa que a ocupação humana não ultrapasse esse nível.
Obras de engenharia comumente atingem profundidades muito maiores. Com base neste
estudo podemos afirmar que estudar o solo é algo extremamente complexo, em virtude
das diversas possibilidades de ocorrência de um mesmo fenômeno (variabilidade).
Tendo em vista as diversas análises que foram realizadas na expectativa de se
conseguir descobrir quais as causas da floculação e encontrar explicações e soluções
que venham a elucidar este problema, é necessário um estudo mais aprofundado visto
que o assunto é muito amplo e falta uma base teórica e bibliográfica que venha dar
maior consistência aos estudos para se descobrir a composição química desses solos.
Muitas dificuldades existiram para alcançar o objetivo proposto para este estudo:
dificuldades de coletar e de avaliar informações procedentes de diferentes campos de
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estudos como Geologia, Pedologia, Química, Geografia e Agronomia; dificuldades para
interpretação e correlação entre fenômenos aparentemente sem relação entre si, como
ocorreu nas análises granulométricas; e, finalmente, dificuldades na apresentação dos
resultados de maneira lógica, para que o leitor possa compreender todas as etapas do
estudo realizado. Espera-se que este trabalho venha contribuir para a divulgação dessas
informações sobre a floculação das partículas minerais do solo nas análises
granulométricas. Esse assunto é de grande importância para estudiosos que trabalham
direta ou indiretamente, com aspectos relacionados às características do solo, como
Agrônomos, Geólogos, Pedólogos, Geógrafos, Engenheiros Civis e todos que tenham
curiosidade de conhecer melhor o solo como base da vida e fonte de nutrientes.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
BARBOSA; O. P. G; DYER, R.C; CUNHA, A. R. d (1970) Geologia da Região do
Triângulo Mineiro. Ministério das Minas e Energia – Boletim DNPM. Rio de
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DEL GROSSI, Suely Regina. Uberabina a Uberlândia os caminhos da natureza,
contribuição ao estudo de gemorfologia Urbana.São Paulo. 1991.
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FELTRAN FILHO, a(1997) Estruturação das paisagens nas chapadas do oeste
mineiro. São Paulo. Tese (Doutorado) – Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências
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GUERRA, Antonio Teixeira, Dicionário Geomorfologico, Biblioteca geográfica
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LEINZ, Victor & AMARAL Sérgio, Geologia geral. São Paulo: nacional, 1998.
LEPSCH, IGO F. Solos, formação e Conservação – São Paulo Melhoramentos 1997.
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Sociedade & Natureza. Uberlândia: EDUFU, v. 1, n. 1, 1989. 9-16.P.
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SUGUIO, K. Introdução à Sedimentologia. São Paulo: Edgard Blücher, ed. da USP,
1973. 317 p.