As colunas foram confeccionadas em tubos de PVC de 110 cm de altura e 20 cm de diâmetro. Sua parte inferior foi construída de aluminio como um suporte cônico de 20 cm de altura. Nele foi adicionado um meio filtrante que consiste em uma manta geotextil e brita nº 1, afim de reter o solo na coluna e permitir escoamento de drenagem. Esta base cônica foi acoplada ao tubo de PVC, constituindo-se assim uma coluna de solo, conforme mostrado na figura 6.
As colunas foram agrupadas em um suporte metálico em 2 grupos de 6 e um grupo com 4 colunas de solo, de modo a ficaram suspensos a 40 cm do chão, facilitanto assim para a locomoção dos mesmos, caso necessário, totalizando 16 colunas de solo, Apêndice B.
Após a compactação do solo, foram fixados 3 saídas laterais conforme mostrado na figura 6. Elas consistiram em um sistema com capsula porosa, figura 7, introduzida no lisimetro acoplada a um recipiente de coleta. Este sistema foi fechado por rolhas, e a coleta da amostra foi feita no recipiente de armazenamento quando naturalmente houvesse escoamento.
Sendo assim, em cada coluna de solo houve 4 pontos amostrais sendo eles os 3 laterias, 10 cm (A), 30 cm (B), 70 cm (C) e o escoamento de drenagem (D).
Figura 6. Desenho da construção da coluna de solo
Fonte: Adaptado de BATHURST (2007).
Figura 7. Sistema de coleta constituído de capsula porosa (esquerda) e recipiente de coleta (Direita)
3.2.1 Coleta, Preparo e acondicionamento de Solo
O solo utilizado no experimento foi coletado em uma parcela de aproximadamente 1 m³ de uma área utilizada para agricultura situada no municipo de Lontras – SC, apêndice A.
Utilizou-se de dois horizontes para esta coleta, de modo que o solo coletado era separado em horizonte A (0 a 50 cm de profundidade) e B (50 a 100 cm de profundidade).
A coleta das amostras para caracterização física do solo foi realizada com anéis volumétricos de 140 cm3, coletados a cada 5 cm de profundidade, e partir dos 20cm em um intervalo de 10 cm, totalizando 12 amostras de 0 a 100 cm de profundidade. Nelas foram determinadas a densidade, porosidade e granulometria do solo. Também foram coletadas amostras nas mesmas camadas, com anéis volumétricos de 475 cm³ para determinação de condutividade hidráulica saturada do solo. Os anéis contendo as amostras foram removidos do solo, revestido com panos para evitar perdas de solo e acondicionadas em recipientes apropriados para realização das análises.
A caracterização do solo foi realizada no laboratório de física do solo da Empresa de Pesquisa Agropecuária - EPAGRI de Campos Novos.
Após coletado, o solo foi seco ao sol não misturando os dois horizontes, e homegeinezado em sua respectiva nomeclatura (A e B) em uma betorneira. Feito isto, ele foi peneirado para posteriormente ser utilizado.
3.2.2 Reconstrução do solo nas colunas
O solo foi compactado de modo ascendente, adaptando-se metodologia de Bathurst (2007), buscando reproduzir a densidade de campo. O solo era adicionado em camadas de 10 cm de altura da coluna e encharcado com água de chuva por fluxo ascendente, figura 8. A água utilizada foi disposta em um reservatório sempre em um nível superior ao atual de solo presente na coluna, de modo a ocorrer um nivelamento de águas nas colunas. O solo saturado com água permaneceu em repouso por 24 horas para o perfil B e 2 semanas para o perfil A, após cada intervalo a água foi liberada, sendo
direcionada a um segundo reservatório, este, responsável pela coleta da água pós- saturação, que por sua vez é reutilizada para a compactação da próxima camada.
Figura 8. Reconstrução do solo em colunas, e acoplamento dos aparatos de coleta
Após este procedimento, foram fixados a eles 3 saídas laterais (10, 30 e 70 cm) na qual foi acoplado um sistema de coleta, que consistia em uma cápsula porosa introduzida na coluna de solo com um recipiente de coleta externo ao tubo.
3.2.3 Avaliação dos Parâmetros Hidráulicos das Colunas
Após compactação do solo as colunas, monitorou-se diariamente os volumes escoados em cada saída de cada coluna em proveta por 45 dias, e todos os resultados dos escoamentos obtidos foram tabulados e analisados estatisticamente através do
software Statistica 7.0®, onde realizou-se uma comparação de médias de resultados a
fim de provar que os escoamentos dos 4 níveis das 16 colunas de solo se equivaliam estatisticamente a um grau de significância de 5%, através da ANOVA.
3.2.4 Disposição das colunas de solo e nomenclatura das amostras
Foram utilizados para este estudo 15 colunas de solo, sendo elas aleatoriamente escolhidas para cada resíduo. O experimento foi feito em triplicata sendo assim foram utilizados 3 colunas de solo para a experimentação com ARS, 3 para a experimentação com urina humana, 3 para o Lodo Têxtil, 3 com ARS e Biosorvente e 3 corpos de prova para comparação dos resultados. Adotou-se para as amostras coletadas as nomenclatura da coluna de solo e de seus respectivo local de coleta no mesmo, sendo A para a profundidade de 10 cm, B para 30 cm, C para 70 cm e D para o de drenagem ou seja 100 cm, por exemplo 1A, 2A, 3A e 4A.
Na figura 9, estão apresentados a forma como estavam dispostas as colunas de solo e seus respectivos resíduos aplicados.
3.2.5 Coleta e Monitoramento da Água Utilizada
Coletou-se água proveniente da chuva para compactação do solo, de modo a manter uma condição de água real. A água coletada foi analisada em um Cromatógrafo Iônico DIONEX IC-90, de modo a ser analisados 7 cátions e 6 ânions para comprovar a
qualidade e padronização desta água. Vale ressaltar que a água de percolação foi encaminhada para esta análise de monitoramento esporadicamente.
Para caracterização da água da chuva foram determinadas as concentrações de alguns Anions e Cátions. Para determinação dos ânions, foram observadas as concentrações de nitrato (NO3), nitrito (NO2), brometo (Br-), fosfato (PO4), Cloreto (Cl), Acetato (AcO), Sulfato (SO4), utilizando um Cromatógrafo de íons marca DIONEX AG4A, equipado com uma coluna de separação aniônica, um supressor e um detector de condutividade. As condições de injeção da amostra, temperatura, vazão de gás entre outras foram: Injeção da amostra: 10 µL-1; Temperatura: 30ºC; Taxa de fluxo: 1,2 mL.min.-1; Eluente: Na2CO3 4,5mM/NaHCO3 1,4mM: Detecção: condutividade: Supressor: aniônico auto regenerante; Solução estoque: NaHCO3 100mM; Corrente aplicada: 31 mA.
Para a determinação dos Cátions utilizou-se de uma coluna Catiônica. A taxa de fluxo foi 0,5 mL min.-1 e utilizou-se como eluente uma solução 20mM H2SO4 e como regenerante uma solução 2,06 mM de TBAOH (tetrabutylammonium). A condutividade esperada será de menos que 2µS. a uma corrente aplicada: 30 mA.
As curvas de calibração foram realizadas com padrões obtidos junto a DIONEX, utilizando-se 5 pontos na faixa de 01 a 10 mg.L-1 com leitura em quintuplicata. As leituras das amostras serão realizadas em triplicatas.
Foram utilizados padrões para confecção da curva de calibração de procedência da Dionex®, Eluentes e Regerantes foram confeccionados com água utilizada proveniente no sistema Milli-Q com resistividade de 18 MW, e Bicarbonato e Carbonato de Sódio de procedência Chemis®.
3.2.6 Carbono Orgânico e Inorgânico
Para a determinação das concentrações de carbono total (TC) dividido em carbono orgânico total (TOC) e carbono inorgânico (IC), das amostras foram analisadas diretamente no analisador de carbono orgânico total marca SHIMADZU modelo TOC – V CPH. A curva de calibração foi realizada com padrões obtidos junto à QHEMIS utilizando-se cinco pontos na faixa de 1 a 100 mg L-1 com leitura em triplicatas.