Surface Complexation Modeling in Variable Charge Soils: Prediction of Cadmium Adsorption

Abstract

ABSTRACT Intrinsic equilibrium constants for 22 representative Brazilian Oxisols were estimated from a cadmium adsorption experiment. Equilibrium constants were fitted to two surface complexation models: diffuse layer and constant capacitance. Intrinsic equilibrium constants were optimized by FITEQL and by hand calculation using Visual MINTEQ in sweep mode, and Excel spreadsheets. Data from both models were incorporated into Visual MINTEQ. Constants estimated by FITEQL and incorporated in Visual MINTEQ software failed to predict observed data accurately. However, FITEQL raw output data rendered good results when predicted values were directly compared with observed values, instead of incorporating the estimated constants into Visual MINTEQ. Intrinsic equilibrium constants optimized by hand calculation and incorporated in Visual MINTEQ reliably predicted Cd adsorption reactions on soil surfaces under changing environmental conditions.RESUMO Constantes de equilíbrio intrínsecas de 22 Latossolos brasileiros representativos da região do Cerrado foram estimadas por meio de um experimento de adsorção de cádmio. As constantes de equilíbrio foram ajustadas a dois modelos de superfície de complexação: camada difusa e capacitância constante. As constantes de equilíbrio intrínsecas foram otimizadas pelo programa FITEQL e pelo cálculo manual usando o programa Visual MINTEQ no modo “sweep” e planilhas do Excel. Dados dos dois modelos foram incorporados ao Visual MINTEQ. As constantes estimadas pelo FITEQL e incorporadas ao Visual MINTEQ falharam ao predizer acuradamente os dados observados. Entretanto, os dados brutos de saída do FITEQL geraram bons resultados quando os valores preditos foram comparados diretamente aos observados, em vez de incorporar as constantes estimadas ao Visual MINTEQ. A predição das reações de adsorção de Cd na superfície do solo pelas constantes de equilíbrio intrínsecas otimizadas pelos cálculos manuais e incorporadas ao Visual MINTEQ foram confiáveis e podem ser utilizadas sob diversas situações ambientais.