Simulação do transporte de potássio e fósforo no solo por meio de soluções analíticas e numéricas - Alves, Ícaro Tourino (2015)
O movimento de solutos no solo depende de fatores relacionados às propriedades do meio poroso e suas interações, as propriedades do líquido percolante e as condições ambientais que influenciam nos parâmetros de transporte dos solutos. Os parâmetros usualmente obtidos para a compreensão dos processos envolvidos no deslocamento de um íon no solo são: a velocidade da água nos poros, o fator de retardamento, o coeficiente de dispersão e a dispersividade. O método mais comum de calculá-los é por meio do ajuste dos modelos teóricos aos dados experimentais obtidos em laboratório; para o ajuste são empregados programas computacionais como o DISP e o HYDRUS 1- Dque além de ajustar os parâmetros, são capazes de executar simulações para a variação espacial e temporal da concentração e do balanço de massa de solutos no perfil do solo.Diante do exposto, objetivou-se neste trabalho obter os parâmetros de transporte de potássio e fósforo, simular o deslocamento destes íons no solo utilizando programas computacionais (DISP e HYDRUS 1-D) e comparar a dados experimentais obtidos em colunas de dois diferentes solos com auxílio da TDR.A pesquisa foi conduzida em cinco etapas: A primeira etapa foi a coleta de dados relativos aos solos estudados em laboratório, um Latossolo Vermelho distrófico (LVd) e um Neossolo Quartzarênico órtico (NQo). Na segunda etapa confeccionou-se as colunas de solo e realizou-se um experimento para obter as curvas de eluição de potássio e fósforo variando o fluxo da solução que passa através dessas colunas de solo. Constatou-se que não houve variação significativa da condutividade hidráulica, com a variação da carga hidráulica e conquentemente do fluxo em ambos os solos. No LVd os fluxos variaram entre 27,56 a 36,19 cm h-1 quando aplicado potássio (K), e 27,41 a 34,72 cm h-1 quando aplicado fósforo (P). No NQo os fluxos variaram entre 37,04 a 45,31 cm h-1 quando aplicado potássio (K), e 38,36 a 45,05 cm h-1 quando aplicado fósforo (P). Na terceira etapa determinou-se os parâmetros de transporte por meio de soluções analíticas utilizando-se o programa computacional DISP. No LVd observou-se um maior retardamento na solução de potássio em relação a solução de fósforo, o que pode ser explicado pela concentração de fósforo na solução deslocadora ser muito superior a de potássio, saturando rapidamente a capacidade adsorção deste solo. Frente a isso, observou-se valores muito elevados do coeficiente dispersivo-difusivo, da dispersividade e do coeficiente de partição na solução de potássio, porém não houve diferença significativa com a variação das cargas hidráulicas em nenhuma das soluções deslocadoras. No NQo, comparando as soluções de potássio e fósforo, observou-se diferença significativa apenas quando utilizou-se carga hidráulica de 11 cm nas colunas, no fator de retardamento e no coeficiente de partição. Já em relação ao coeficiente dispersivo- difusivo e a dispersividade, observou-se diferença significativa quando utilizou-se as cargas hidráulicas de 8 cm e 11 cm nas colunas. Comparando-se cargas hidráulicas diferentes na mesma solução deslocadora, observou-se que não houve diferença significativa com a variação das cargas hidráulicas em nenhuma das soluções deslocadoras para o coeficiente dispersivo-difusivo e a dispersividade, enquanto que, para o fator de retardamento e o coeficiente de partição, observou-se diferença significativa somente quando aplicou-se a carga hidráulica de 14 cm, tanto na solução de potássio quanto na de fósforo, o que indica um menor retardamento. Na quarta etapa realizou-se um segundo experimento, onde foram feitos testes de lixiviação em colunas com os mesmos solos (LVd e NQo) para se obter as concentrações de K e P em diferentes profundidades ao longo do tempo. Foram aplicadas as soluções deslocadoras durante 1 hora. Comparando a movimentação do íon potássio em relação ao fósforo no Latossolo Vermelho distrófico, após 15 min aplicando as soluções deslocadoras, verifica-se a 5 cm de profundidade, uma concentração relativa maior de potássio na solução do solo, cerca de 0,6 enquanto para o fósforo chegou em torno de 0,53. Decorridos 30 min, à 15 cm de profundidade verifica-se uma concentração relativa de 0,25 para o potássio e 0,15 para o fósforo. Após 45 min, à 25 cm de profundidade a concentração relativa de potássio chegou a 0,1 e no fósforo a 0,03. Observa-se apenas no início dos testes uma facilidade maior do íon potássio movimentar-se no solo, principalmente na frente de avanço da solução deslocadora. Após cerca de 40 minutos aplicando as soluções deslocadoras, observa-se que a camada mais superficial já está mais próxima da saturação do íon fósforo, devido a uma concentração maior de P na solução deslocadora, e partir daí nesta camada, a concentração de fósforo na solução do solo passa a ser maior em relação ao potássio.Analisando a movimentação do íon potássio em relação ao fósforo no Neossolo Quartzarênico órtico, verifica-se uma movimentação um pouco menor, já nos primeiros minutos, prevalescendo até o final do teste, podendo ser explicado pela capacidade de adsorção do NQo ser menor do que a do LVd, saturando-o a fração sólida mais rápido. Comparando-se os deslocamentos do potássio e do fósforo nos dois solos observa-se uma movimentação muito maior no NQo, resultado já esperado em função da textura do solo. Na quinta e última etapa utilizou-se os parâmetros de transporte obtidos no DISP para simular o deslocamento dos solutos no próprio programa, e no programa computacional HYDRUS 1-D e comparar com os resultados comos obtidos experimentalmente, além da comparação das simulações entre os dois programas. Utilizando os parâmetros de transporte determinados por soluções analíticas (DISP), pode-se concluir que as simulações do transporte de solutos por meio dos programas computacionais DISP e HYDRUS 1-D apresentaram ótima correlação em relação aos valores encontrados experimentalmente, assim como quando comparado entre os dois programas. Os programas computacionais DISP e HYDRUS 1-D se mostraram como boas opções de ferramentas de simulações da movimentação de íons no solo, podendo-se inclusive ser estudados em conjunto para futuras pesquisas.