Adsorción de aniones sobre un suelo ferrálicoanálisis de la contribución de los óxidos de hierro

Zusammenfassung

La fracción sólida del suelo comprende el 45% del total del mismo y está formada por partículas minerales, materia orgánica y partículas orgánico-minerales. Todas ellas tienen una función importante y proporcionan al suelo la capacidad de adsorber, intercambiar, oxidar, reducir, catalizar o precipitar los nutrientes o contaminantes presentes en el mismo. La complejidad del suelo dificulta la identificación de las interacciones existentes, las cuales contribuyen mayoritariamente en procesos como la adsorción o desorción. Los procesos de adsorción determinan la cantidad de nutrientes, metales, pesticidas y otros productos orgánicos retenidos sobre la superficie del suelo, de tal forma que la adsorción se puede considerar como uno de los procesos primarios que afectan al transporte de nutrientes y contaminantes. El principal objetivo de esta tesis es el análisis de las propiedades de adsorción de una serie de aniones en un suelo ferrálico mediante un estudio macroscópico y la aplicación del modelo de complejación superficial CD-MUSIC. Para alcanzar este objetivo, fue necesario realizar inicialmente una descripción de las principales propiedades del suelo ferrálico así como de los óxidos minerales que se pueden emplear como materiales de referencia. La utilización de distintas técnicas espectroscópicas, destacando la absorción de rayos X, permitió caracterizar y conocer los posibles complejos superficiales formados en el suelo. Posteriormente, se estudió la adsorción de aniones de interés medioambiental como el fosfato, cromato, seleniato, arseniato o molibdato sobre el suelo ferrálico. Los aniones estudiados pueden llegar a ser tóxicos en el suelo a concentraciones elevadas, por lo que entender su movilidad y biodisponibilidad en los suelos es necesario para evitar posibles problemas de contaminación. Por otra parte, el fosfato es uno de los principales nutrientes en el suelo y se considera un factor limitante en el crecimiento de las plantas. Una vez analizado el comportamiento macroscópico de estos aniones en el suelo, se utilizó el modelo de complejación superficial CD-MUSIC para describir su movilidad y retención. Para poder aplicar correctamente el modelo CD-MUSIC al estudio de la reactividad del suelo fue necesario calibrar previamente dicho modelo. Mediante el calibrado se determinaron parámetros que permiten describir la carga superficial y la adsorción de fosfato de distintos óxidos de hierro, principales constituyentes del suelo ferrálico. Adicionalmente fue necesario calcular el área superficial reactiva de dichos óxidos a partir de un estudio macroscópico de desorción de fosfato. La correcta predicción de la adsorción de aniones (fosfato, arseniato, cromato, seleniato, molibdato) utilizando la goetita como material de referencia y haciendo uso de la información microscópica disponible, reveló que los óxidos de hierro son la fracción reactiva mayoritaria del suelo ferrálico y, por lo tanto, controlan la biodisponibilidad de estas sustancias en el medio natural estudiado.