FLG – 1254 Pedologia

Algumas técnicas de laboratório em Pedologia

Análise Granulométrica• A análise de solo responsável por determinar a

porcentagem de areia, silte e argila do solo.• Fornece os elementos necessários para os

conhecimentos texturais do solo, ou seja, suaspartículas menores que 2,0mm.

• É preciso cautela, pois esta análise considera que asargilas sejam uma única categoria de fração do solo,não levando em conta as variações na sua dimensão,forma e constituição mineralógica.

• Escolha do método: método da pipeta, método dodensímetro e método do granulômetro a laser.

• Escolha das classes granulométricas. Quanto menor fora amplitude das classes, melhor é a descrição davariabilidade dimensional das partículas. Ela geralmenteé em milímetros.

• Tratamento estatístico da informação.

• Classicamente, a granulometria dossedimentos muito grosseiros (cascalhos,seixos etc) é efetuada medindo (oupesando) individualmente cada um doselementos e contando-os.

• Para as areias, se recorre à separaçãomecânica em classes dimensionais.

• No que se refere aos siltes e argilas, a formade determinar a distribuição granulométricade forma compatível com as das outrasclasses texturais é ainda mais difícil eproblemática.

Coleta de amostras no campo• As amostras coletadas para a análise

granulométrica são amostras deformadas,portanto não é necessário preservar a estruturado solo.

• A amostra é coletada em sacos plásticosetiquetados, contendo mais ou menos 1kg desolo.

• A escolha dos pontos de coleta depende doobjetivo do trabalho.

• A amostra deve ser seca ao ar (TFSA).

Marcha analítica

• Pré-tratamento: eliminação de matéria-orgânica (com água oxigenada) ecarbonatos (com ácido clorídrico).

• Dispersão: destruir os agregados do solo,separando-os em partículasindividualizadas. Para se obter dispersãomáxima das amostras de solo hánecessidade de se combinar o uso demétodos mecânicos e químicos.

• Separação das frações do solo: asareias são separadas por tamisagem, como uso de peneiras. A argila e silte sãoseparados por sedimentação daspartículas.

• De acordo com a Lei de Stokes, diferentestempos de sedimentação e diferentesalturas da suspensão do solo sãoconsiderados para separar (argila + silte)e depois, argila.

A amostra de solo utilizada deve passar pela peneira com malha de

2,0mm.

A amostra de solo deve ser pesada numa balança de

precisão. (No exemplo citado utiliza-se 100g de solo).

A amostra de solo deve ser colocada em um béquer com água

destilada e Pirofosfato de Sódio (2g) para a dispersão da argila.

A amostra é agitada em um agitador mecânico.

Método da pipetagem

• A amostra é colocada em uma proveta de 1.000ml, completando seu volume com água destilada, por volta de 970ml.

É utilizado o ábaco de Casagrande para sabermos o tempo exato da pipetagem dos finos (silte e argila) em função da temperatura

da água após a agitação manual. O agitador manual é lavado com a piceta e completado o volume de 1.000ml. As amostras

são colocadas em cápsulas de porcelana previamente pesadas e numeradas.

As cápsulas com amostras de silte e argila (alíquota de 10ml) são colocadas em uma estufa para secarem.

Após a secagem, as cápsulas são colocadas em um

dessecador antes de serem pesadas novamente.

As cápsulas são pesadas em balanças de precisão.

Pode-se desprezar o líquido que sobrou na proveta,

passando pela peneira de 0,062mm e lavando debaixo

da torneira.

A areia que sobrou na proveta é colocada em béquer de vidro e

seca em banho de areia.

A areia total seca é pesada, descontando-se o peso do

béquer, previamente pesado.

A areia seca em banho de areia passa pelo Agitador de Peneiras.

• Pesa-se a fração de areia de cada peneira emsaquinhos plásticos previamente identificados e pesadosem balança de precisão. Calcula-se a porcentagem dasfrações de areia e do total de areia presentes no solo.

• Calcula-se as porcentagem de argila e silte presentes nosolo (alíquotas de 10ml de argila e 10 ml para argila +silte, relacionando com o total de 1.000ml na proveta),não esquecendo de descontar os 2g de dispersanteacrescentado no início.

Determina-se a textura do solo.

Granulômetro a laser

• O granulômetro a laser consiste de umbéquer, agitador magnético, uma ou duasbombas peristálticas, uma cela onde aspartículas se sedimentam e uma fonte deraios X. Nos equipamento mais modernos,há um computador contendo um software,acoplado ao equipamento, o que permitea coleta de dados automaticamente.

Granulômetro a laserhttp://www.lapes.ufrgs.br/ltm/infraestrutura.html

Análise micromorfológica

Princípios básicos• A lâmina contém uma porção minúscula de um

material de dimensão espacial muito maior, o quecondiciona a utilidade da análise a umaamostragem criteriosa do que se pretendeinvestigar;

• O material amostrado deve estar com suaestrutura preservada, além de corretamentesituado quanto à sua orientação, profundidade,plano de coleta etc;

• Ao se trabalhar sobre lâminas delgadas, se estátrabalhando bidimensionalmente, o que dificultarealizar cálculos volumétricos;

• O limite da resolução do microscópio ópticoimpõe restrições às observações de constituintesmuito finos.

Cobertura pedológica Sistema pedológico Sucessão vertical

de horizontes

HORIZONTES: 1, 2, 3

Esquema dos níveis de organização pedológica

Agregado elementar Horizonte de solo

(Estrutura primária) (Estrutura secundária)

Fundo matricial Cristais associados Cristal unitário(Argila)

MEGAESTRUTURA MACROESTRUTURA

MICROESTRUTURA MACROESTRUTURA

MICROESTRUTURA NANOESTRUTURA

2

B

A

32

1

B

A

23

1

3

2

1

(Inspirado em BOCQUIER, 1981)

Seção

Poros

Esqueleto

Plasma

Fonte CASTRO, 2002

Objetivos fundamentais da micromorfologia de solos

• Identificar os constituintes dos solos nasdiferentes frações;

• Definir as relações existentes entre osconstituintes (tipos de organização, hierarquia ecronologia das organizações);

• Formular hipóteses ou demonstrações acercada dinâmica genética e evolutiva dos solos, natentativa de esclarecer as controvérsias sobresua origem, evolução e comportamento.

Aplicações da micromorfologia• Pedologia:• Gênese, morfologia e classificação,• Comportamento e funcionamento (física e

geoquímica do solo),• Uso, manejo e conservação,• Paleopedologia.

• Geomorfologia:• Processos de vertentes,• Depósitos correlativos,• Cronoestratigrafia.

Geologia:Relações entre rochas e suas alterações, Geologia aplicada, geologia de engenharia ou geotecnia (compactações, adensamentos e porosidade em barragens, estradas, irrigação, etc.).Geografia física:Distribuição de solos relacionada a fatores de formação,Biogeografia (ações da fauna e da flora),Paleogeografia ou reconstituição paleoambiental,Impactos do uso e ocupação.Pré-história e arqueologia:Detecção de fragmentos nos depósitos,Cronologia e hierarquia de depósitos,Relações entre depósitos e características paleoambientais.

Fundo Matricial

• Constitui-se basicamente de poros,esqueleto e plasma. Essesconstituintes podem apresentarpadrões de arranjo variáveis no interiordos agregados, dependendo da suanatureza e distribuição.

Poros

• Poros são volumes “vazios”, isto é,orifícios ou aberturas desprovidos demateriais sólidos que atuam de diferentesformas, capazes de reter líquidos(soluções) e/ou permitir sua percolação,bem como a passagem de ar (gases), deanimais, raízes, etc. Podem ter diversasorigens, diferentes formas e dimensões epossuir diferentes “gerações”.

Esqueleto

• O esqueleto é formado por partículas maioresque 2 µm, granulometricamente classificadascomo areia e silte (ou limo). Constitui-se deminerais primários (quartzo, feldspatos, micas,etc.), embora em alguns casos certas feiçõespedológicas, como por exemplo nódulos,possam apresentar-se em abundância e secomportar como esqueleto (pseudo-areia oupseudo-silte).

Plasma

• O plasma é composto por partículas menoresque 2 µm, granulometricamente classificadascomo fração argila. O plasma pode conterminerais argilosos, matéria orgânica, sais,óxidos, hidróxidos, etc. As partículas doplasma em geral não podem serunitariamente identificadas por microscopiaóptica, necessitando para isso de corantes,difração de raios X, observação pormicroscopia eletrônica de varredura ou detransmissão, entre outros meios.

Feições pedológicas

• Assim sendo podemos conceituar feição pedológicacomo uma unidade reconhecível no solo e que sedistingue do material vizinho por diferenças naconcentração de uma fração do plasma ou napedotrama (arranjo) dos constituintes, ou ainda porcorpos estranhos incluídos, de origem sedimentar oubiológica. A definição não inclui os agregados, masinclui as feições pedológicas herdadas da rochaparental, ou formadas por processos de deposição dematerial transportado. São elas: cutãs, pedotúbulos,excrementos etc.

Cutãs• O termo coating foi usado inicialmente por

KUBIENA (1938), mas aplicava-se apenas aosfilmes coloidais que envolviam os grãos.BREWER (1964) utilizou o termo cutan tambémpara as modificações de textura, estrutura outrama nas superfícies naturais do materialpedológico causadas pela concentração decertos constituintes (concentrações plásmicas),ou a modificações in situ do plasma (separaçõesplásmicas), podendo ser constituídos dequalquer substância componente do material dosolo.

Pedotúbulos

• Os pedotúbulos são resultantes daescavação promovida por animais ou raízes,posteriormente preenchidas por materiais deorigens variadas. Caracterizam-se comofeições pedológicas milimétricas, algumasvezes centimétricas, formadas por grãos doesqueleto, com ou sem plasma, e queapresentam uma forma externa tubularsimples ou ramificada. Distinguem-se pelaforma externa, associação interna, presençae composição do plasma, individualização eorigem.

Excrementos• Embora chamadas por alguns autores de pelotas fecais,

é recomendável designá-las como excrementos,considerando que nem todas elas apresentam-se naforma de pelotas.

• Os excrementos compreendem as deposições fecais deanimais que desenvolvem sua atividade no solo.

• Segundo BULLOCK et al (1985), o exame dosexcrementos de animais do solo é importante por duasrazões:

• Refletem a atividade dos animais e as condições domeio;

• Podem chegar a compor parte considerável do solo.

Amostragem

– Por perfil ou conjunto de perfis isolados.– Podem se coletados perfis de unidades de

mapeamento de vários compartimentosdistintos.

– Em perfis verticais de solo dispostos emtoposseqüência[1].

– (1) Toposseqüência é a representação de umsistema pedológico, restituído pela ligação emcontinuum vertical e lateral dos horizontespedológicos presentes do topo à base de uminterflúvio, ou do divisor de águas ao fundo do valede uma bacia hidrográfica elementar (1ª ordem).

Fonte CASTRO, 2002

Coleta das amostras

• A coleta de amostras para fabricação delâminas delgadas pode ser feita em campo ouem laboratório. Em campo, são feitasdiretamente nas paredes dos perfis de solosexpostos em barrancos ou trincheiras,preservando-se a estrutura in natura domaterial.

• Procede-se, comumente, através da esculturade monólitos, cujas dimensões podem servariadas, de modo a serem acomodadas emcaixas. Há várias dimensões possíveis, dentreelas 3 X 4 X 5 cm, 5 X 7 X 5 cm, ou 9 X 13 X 5cm, estas últimas denominadas “mamutes”.

• O método originalmente proposto porKubiena (1938) para a coleta dosmonólitos utiliza caixas metálicas com ofundo e a tampa removíveis, as quaislevaram seu nome (Caixas de Kubiena).Atualmente utilizam-se outros materiais,como saboneteiras plásticas flexíveis, oucaixas de papel cartão ou papelão, comou sem tampa. Estas últimas possuem avantagem de não precisarem serremovidas no momento da impregnação.

Fonte CASTRO, 2002

Tamanhos de lâminas para micromorfologia

(Foto: Selma Simões de Castro)=

(a) 130 X 200

(b) 90 X 160(c) 70 X 130(d) 50 X 70(e) 30 X 40

8.1

a

b

c

d

e

Fonte CASTRO, 2002

Impregnação e preparação das lâminas

• Para a confecção das lâminas é necessário que omaterial friável seja suficientemente endurecido parapoder ser cortado e polido. Tal condição pode serobtida mediante a impregnação das amostras comresinas plásticas não expansíveis de poliéster, epóxi,ou vernizes. As resinas que estaremos indicando aseguir são aquelas que vêm sendo utilizadas comsucesso, embora tenha havido grandes progressos noramo de polímeros e seja possível testar novosprodutos. São elas:

Resinas de poliéster: Polilyte. Resinas epóxi: Araldite®. Vernizes: Vestopal e Extratil.

Fonte CASTRO, 2002

Preparação para descrição micromorfológica

• A ordenação das lâminas para posteriordescrição deve ser feita preferencialmentede baixo para cima por perfil.

Esqueleto

Fonte CASTRO, 2002

Fonte CASTRO, 2002

Fonte CASTRO, 2002

Fonte CASTRO, 2002

Fonte CASTRO, 2002

Fonte CASTRO, 2002

BIBLIOGRAFIA BÁSICA• CASAGRANDE, A. Proceedings of the First

International Conference on Soil Mechanics andFoundation Engineering, 3, 60-64, 1936.

• CASTRO, S. S. Micromorfologia de Solos. UFG-IESA/UNICAMP-IG-DGEO, 2002. CD-ROM.

• LIMA, R. M. F. & LUZ, J. A. M. Análisegranulométrica por técnicas que se baseiam nasedimentação gravitacional: Lei de Stokes. Rev.Esc. Minas vol.54 no.2, Ouro Preto Abr./Jun. 2001.

• MONIZ, A.C. Elementos de Pedologia. São Paulo,Polígono, 1973.