Superficie específica y parámetros multifractales obtenidos a partir de isotermas de adsorción y desorción de suelos de la región serrana del sur de Brasil
- Autores: Lucía Raquel Queiroz Pereira da Luz
- Directores de la Tesis: Eva Vidal-Vázquez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidade da Coruña ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Número de páginas: 189
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Paz González (presid.), Montserrat Valcárcel Armesto (secret.), Rafael Montanari (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación Agraria y Forestal por la Universidad de A Coruña y la Universidad de Santiago de Compostela
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUC
- Resumen
- español
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.
- English
Nitrogen adsorption isotherms (NAI's) and Nitrogen desorption isotherms (NDI's) are commonly used to evaluate specific surface area (SSA) and microporosity of soils and other materials. Scaling analysis of N2 isotherms may yield cemplementary infermatien abeut the complexity ef the soil surface. Eleven soil profiles, representative of the mountain region of Santa Catarina State, 8razil, were georeferenced, sampled, morphologically described, and classified. Nine of the sampled soil pretiles were develeped over velcanic recks with a wide range ef mineralegical compesitien. Six different horizons were sampled for each ef the studied pretiles. General soil physical chemical and mineralogical properties were analyzed. Aggregate soil samples ef the aggregate 11 profiles also were cellected and this aggregates were used to determine both NAis and associated NDis isotherms. Data gathered frem NAis and NDis were used te asses the specific surface area (SSA) and to examined the scaling properties using multifractal analysis. The studied seils were rich in organic matter and in general also exhibited high clay contents. The specific surface area values were relatively high, but showed a range of variation among the studied soil profiles and between successive horizons of the same profile. The microporosity also showed wide differences, which were important for understanding the mevement and retention of water in them. Clay content and cation exchange capacity (CEC) showed a positive correlation to SSA, which was attributed to variable clay mineralogy. Organic carbon content showed a weak negative correlation to SSA. 8oth NAis and NDis exhibited multifractal behavior, but its scaling properties were different so that adsorption isotherms showed higher scating heterogeneity and were tess evenly distributed measures than desorption isotherm. Differences in multifractality between NAI's and NDI's were attributed to centrasting physical processes during adsorption and desorption. 8oth, SSA and various multifractal parameters estimated from NAI's and NDI's differentiated between soits developed over either acid or basic parent material. Linear regression and principal component analysis (PCA) showed increasing carbon content decreased scaling heterogeneity and increased persistence of both, NAI's and NDI's. On the other hand, increasing clay content showed a trend to increase scaling heterogeneity and to decrease persistence during the absorption and desorption phases.
- español
