Superficie específica y parámetros multifractales obtenidos a partir de isotermas de adsorción y desorción de suelos de la región serrana del sur de Brasil

Resumo

Las isotermas de adsorción (NAis} y las isotermas de deserción (NDis} de nitrógeno se usan generalmente para evaluar la superficie específica y la microporosidad del suelo (SSA} y de otros materiales. El estudio del escalamiento de la isotermas de N2 puede proporcionar información complementaria acerca de la complejidad de la superficie del suelo. En este trabajo de tesis, se georeferenciaron, muestrearon, describieron morfológicamente y clasificaron once perfiles de suelos, representante de la región serrana del Estado de Santa Catarina, Brasil. Nueve de los perfiles muestreados estaban desarrollados sobre rocas volcánicas, con una amplia gama de composición mineralógica. En cada perfil seleccionado se estudiaron seis horizontes diferentes. Se analizaron las propiedades generales físicas, químicas y mineralógicas de los horizontes muestreados. Además también se tomaron agregados del todos los horizontes de los 11 perfiles estudiados, que se utilizaron para determinar tanto los diagramas de adsorción (NAis) como los correspondientes diagramas de deserción. Los datos primarios de NAis y NDis se elaboraron para evaluar la superficie especifica y examinar las propiedades escalares de loa mismos mediante el análisis multifractal. Se puso de manifiesto que los suelos estudiados eran ricos en materia orgánica, y en general también exhibían contenidos elevados en arcilla. Los valores de superficie específica obtenidos fueron relativamente elevados y al mismo tiempo mostraron una gama de variación entre los perfiles de los suelos estudiados y entre los horizontes sucesivos dentro de un mismo perfil. Los datos de microporosidad también presentaron amplias diferencias entre las muestras estudiadas, y estos resultados demostraron ser muy útiles para comprender el movimiento y retención del agua del suelo. El contenido en arcilla y la capacidad de intercambio catiónico (CEC) presentaron una correlación positiva con la superficie específica (SSA}, y ello a pesar de la amplia variación en cuanto a la mineralogía de la arcilla. Por su parte, el contenido de carbono orgánico mostró una débil correlación negativa con la superficie específica (SSA). Tanto las isotermas de adsorción (NAis) como las de deserción (NDis) de Nitrógeno pusieron de manifiesto que podían describirse mediante la aproximación multifractales, pero los modelos de escalado fueron muy diferentes, de modo que isotermas de adsorción mostraron una heterogeneidad de escala más elevada, al tiempo que se comportaban como medidas con una distribución menos regular. Las diferencias de multifractalidad entre NAis y NDis fueron atribuidas a los diferentes procesos físicos que ocurren durante la adsorción y la desorción. Tanto la superficie especifica (SSA) como diversos parámetros multifractales obtenids a partir de las NAis y NDis permitieron establecer diferencias significativas entre los suelos desarrollados sobre materiales de partida de naturaleza ácida o básica. Mediante análisis de regresión lineal y análisis de componente principales (PCA) se puso en evidencia que el aumento en el contenido de carbono disminuía la heterogeneidad del escalado y la persistencia tanto de NAis como de NDis. Por otro lado, el incremento en el contenido de arcilla tiende a aumentar la heterogeneidad del escalado y la disminuir la persistencia tanto durante la fase de absorción como durante la fase de deserción.