Caracterização de solos tropicais a baixo custo e tempo usando espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF): Efeitos de diferentes métodos de preparo de amostras

Silva, Sérgio Henrique Godinho; Silva, Elen Alvarenga; Poggere, Giovana Clarice; Guilherme, Luiz Roberto Guimarães; Curi, Nilton

doi:10.1590/1413-70542018421009117

RESUMO

O espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF) foi recentemente adotado pela Ciência do Solo, para uso em campo e laboratório, para obtenção do conteúdo total de vários elementos químicos em poucos segundos. A digestão com ácido sulfúrico é uma análise laboratorial cara e demorada que fornece teores de Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂ e P₂O₅, importantes para estudos sobre solos. Devido aos poucos estudos sobre o pXRF em solos tropicais, este trabalho objetivou comparar os teores de Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂ e P₂O₅ obtidos pelo pXRF com os resultados de digestão com ácido sulfúrico e avaliar os efeitos de diferentes formas de preparo de amostras de solo e leitura com o pXRF sobre seus resultados para solos brasileiros. Os solos foram submetidos a leituras com o pXRF em cinco condições, em campo (in situ) e em laboratório, avaliando variados métodos de preparo de amostras, tamanhos de partículas e umidade do solo. Quatro modos de operação do pXRF foram testados. Regressões lineares foram ajustadas entre os resultados do pXRF e digestão com ácido sulfúrico. As equações foram validadas com um conjunto independente de amostras. Análises estatísticas compararam os métodos de leitura de amostras. Modelos lineares adequados atingiram R² de 0,99 e 0,89 para Fe₂O₃ e TiO₂, respectivamente. A validação promoveu R² maior que 0.97 e RMSE e ME próximos a zero para ambos os óxidos. Foram encontradas diferenças estatísticas dos resultados do pXRF entre os métodos de preparo de amostras. O pXRF possui um grande potencial para obter rápida e economicamente os teores de Fe₂O₃ e TiO₂ com elevada correspondência com os resultados laboratoriais da análise da digestão com ácido sulfúrico. Métodos variáveis de preparo das amostras promovem diferenças nos resultados de pXRF.

Termos para indexação:
Atributos químicos do solo; sensor próximo; análise de digestão por ácido sulfúrico; predição de atributos do solo; óxidos

[1] ^*Corresponding author: sergio.silva@dcs.ufla.br

Check sample	Al₂O₃	SiO₂	P₂O₅	TiO₂	Fe₂O₃
	General 60s
	----------------------------------------------- % -----------------------------------------------
CS STD-M2	95	94	-	-	91
Montana I 2710a	70	101	378	114	128
Montana II 2711a	145	100	2259	91	105
	General 30s
CS STD-M2	100	98	-	-	92
Montana I 2710a	79	105	345	124	133
Montana II 2711a	155	108	2369	96	109
	Trace 60s
CS STD-M2	97	96	-	-	90
Montana I 2710a	64	101	337	169	108
Montana II 2711a	127	113	1310	118	98
	Trace 30s
CS STD-M2	99	97	-	-	90
Montana I 2710a	77	109	369	173	112
Montana II 2711a	132	111	1417	115	98

Soil^a	Horizon	Soil moisture (%)
Soil^a	Horizon	Field	After Field	TF^b
RN	A	24.66	24.20	2.57
RN	B	23.12	21.86	7.96
RL	A	26.76	25.11	2.42
RL	B	39.70	38.69	1.24
HC	A	26.44	25.69	1.95
HC	B	20.07	19.29	1.82
RYL	A	24.57	23.96	1.75
RYL	B	27.79	26.50	2.10
YA	A	22.97	20.74	2.13
YA	B	26.50	25.56	2.09
RA	A	21.06	18.14	3.84
RA	B	33.41	33.14	3.18

pXRF scanning mode	Oxide	Soil sample preparation method
pXRF scanning mode	Oxide	TF^a	M^b	MP^c	Field^d	After Field^e
General 30s	Fe₂O₃	0.99	0.99	0.99	0.91	0.99
	TiO₂	0.72	0.78	0.86	0.40	0.77
	SiO₂	0.08	0.08	0.20	0.01	0.11
	Al₂O₃	0.34	0.49	0.02	0.26	0.64
	P₂O₅	-	-	-	-	-
General 60s	Fe₂O₃	0.99	0.99	0.98	0.91	0.99
	TiO₂	0.81	0.72	0.88	0.43	0.69
	SiO₂	0.12	0.00	0.01	0.02	0.13
	Al₂O₃	0.34	0.18	0.00	0.27	0.85
	P₂O₅	-	-	-	-	-
Trace 30s	Fe₂O₃	0.99	0.99	0.99	0.88	0.98
	TiO₂	0.77	0.89	0.86	0.43	0.86
	SiO₂	0.12	0.07	0.25	0.01	0.06
	Al₂O₃	0.09	0.06	0.05	0.37	0.18
	P₂O₅	-	-	-	-	-
Trace 60s	Fe₂O₃	0.99	0.99	0.98	0.75	0.98
	TiO₂	0.78	0.87	0.84	0.43	0.87
	SiO₂	0.12	0.05	0.03	0.04	0.01
	Al₂O₃	0.05	0.06	0.01	0.34	0.27
	P₂O₅	-	-	-	-	-

Sample Condition^a	Fe₂O₃		TiO₂
Sample Condition^a	Equation	R²	Equation	R²
	--------------------------------------------------------General 30s--------------------------------------------------------
TF	Fe₂O_3SAD = 0.8957Fe₂O_3pXRF - 1.2127	0.99	TiO_2SAD = 1.3398TiO_2pXRF - 0.3102	0.72
M	Fe₂O_3SAD = 0.8378Fe₂O_3pXRF - 1.3727	0.99	TiO_2SAD = 1.2625TiO_2pXRF - 0.2949	0.78
MP	Fe₂O_3SAD = 0.847Fe₂O_3pXRF + 0.1067	0.99	TiO_2SAD = 1.354TiO_2pXRF - 0.2014	0.86
Field	Fe₂O_3SAD = 1.6738Fe₂O_3pXRF - 0.3336	0.91	TiO_2SAD = 1.6658TiO_2pXRF + 0.5487	0.40
After Field	Fe₂O_3SAD = 0.9574Fe₂O_3pXRF - 0.4872	0.99	TiO_2SAD = 1.8042TiO_2pXRF - 0.2061	0.77
	--------------------------------------------------------General 60s--------------------------------------------------------
TF	Fe₂O_3SAD = 0.8952Fe₂O_3pXRF - 1.1965	0.99	TiO_2SAD = 1.4184TiO_2pXRF - 0.3819	0.81
M	Fe₂O_3SAD = 0.8127Fe₂O_3pXRF - 0.9461	0.99	TiO_2SAD = 1.2625TiO_2pXRF - 0.2704	0.72
MP	Fe₂O_3SAD = 0.8533Fe₂O_3pXRF + 0.3612	0.98	TiO_2SAD = 1.4924TiO_2pXRF - 0.2983	0.88
Field	Fe₂O_3SAD = 1.6387Fe₂O_3pXRF - 0.7264	0.91	TiO_2SAD = 1.8645TiO_2pXRF + 0.4151	0.43
After Field	Fe₂O_3SAD = 0.9632Fe₂O_3pXRF - 0.7299	0.99	TiO_2SAD = 1.647TiO_2pXRF - 0.0266	0.69
	--------------------------------------------------------Trace 30s--------------------------------------------------------
TF	Fe₂O_3SAD = 1.0085Fe₂O_3pXRF - 1.6216	0.99	TiO_2SAD = 0.9665TiO_2pXRF - 0.0607	0.78
M	Fe₂O_3SAD = 0.9208Fe₂O_3pXRF - 1.7917	0.99	TiO_2SAD = 1.0375TiO_2pXRF - 0.1763	0.89
MP	Fe₂O_3SAD = 0.975Fe₂O_3pXRF - 0.4417	0.99	TiO_2SAD = 1.0006TiO_2pXRF + 0.0888	0.86
Field	Fe₂O_3SAD = 1.8934Fe₂O_3pXRF - 0.0523	0.88	TiO_2SAD = 1.2717TiO_2pXRF + 0.5496	0.43
After Field	Fe₂O_3SAD = 1.2508Fe₂O_3pXRF - 0.8025	0.98	TiO_2SAD = 1.4961TiO_2pXRF - 0.1427	0.86
	--------------------------------------------------------Trace 60s--------------------------------------------------------
TF	Fe₂O_3SAD = 1.0735Fe₂O_3pXRF - 2.0195	0.99	TiO_2SAD = 1.142TiO_2pXRF - 0.1892	0.79
M	Fe₂O_3SAD = 0.9862Fe₂O_3pXRF - 2.0429	0.99	TiO_2SAD = 1.1069TiO_2pXRF - 0.2576	0.87
MP	Fe₂O_3SAD = 1.0259Fe₂O_3pXRF - 0.5677	0.98	TiO_2SAD = 1.0767TiO_2pXRF + 0.0546	0.84
Field	Fe₂O_3SAD = 1.7624Fe₂O_3pXRF + 1.3792	0.74	TiO_2SAD = 1.1175TiO_2pXRF + 0.4151	0.43
After Field	Fe₂O_3SAD = 1.3227Fe₂O_3pXRF - 1.6134	0.98	TiO_2SAD = 1.5129TiO_2pXRF - 0.2292	0.87

Pxrf scanning mode	Oxide	Sample preparation method	R²	R² _adj	RMSE^a	ME^b
General 30s	Fe₂O₃	TF^c	0.97	0.96	0.77	0.30
		M^d	0.95	0.94	1.42	-1.27
		MP_e	0.95	0.95	1.53	1.37
	TiO₂	TF	0.98	0.98	0.20	0.17
		M	0.97	0.97	0.28	0.25
		MP	0.97	0.97	0.14	0.04
General 60s	Fe₂O₃	TF	0.97	0.97	0.77	0.36
		M	0.97	0.96	0.91	-0.71
		MP	0.95	0.94	2.67	2.56
	TiO₂	TF	0.99	0.99	0.26	-0.22
		M	0.98	0.97	0.27	-0.25
		MP	0.97	0.97	0.19	-0.14
Trace 30s	Fe₂O₃	TF	0.99	0.99	0.47	0.12
		M	0.97	0.96	1.36	-1.18
		MP	0.94	0.93	2.17	2.01
	TiO₂	TF	0.98	0.97	0.15	0.08
		M	0.97	0.97	1.36	-1.18
		MP	0.97	0.97	0.37	0.32
Trace 60s	Fe₂O₃	TF	0.98	0.98	0.82	0.23
		M	0.94	0.94	1.33	-0.83
		MP	0.95	0.94	2.40	2.24
	TiO₂	TF	0.99	0.99	0.29	0.15
		M	0.97	0.97	0.22	0.01
		MP	0.96	0.96	0.46	0.39

Brasil

Brasil

Caracterização de solos tropicais a baixo custo e tempo usando espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF): Efeitos de diferentes métodos de preparo de amostras

RESUMO

Soil^a	Horizon	Sample preparation method^b	Fe₂O₃ (%)	TiO₂ (%)
HC	A	MP	4.67 c	0.72 b
		TF	5.30 b	0.78 a
		M	5.89 a	0.78 a
		Field	1.18 e	0.19 c
		After Field	4.16 d	0.67 b
HC	B	MP	3.66 b	0.57 a
		TF	5.04 a	0.58 a
		M	5.02 a	0.63 a
		Field	1.45 c	0.23 b
		After Field	3.70 b	0.55 a
RYL	A	MP	4.79 a	0.75 b
		TF	5.44 a	0.96 a
		M	5.67 a	1.06 a
		Field	2.69 b	0.45 c
		After Field	3.29 b	0.51 c
RYL	B	MP	6.25 b	0.74 c
		TF	6.63 b	0.93 a
		M	7.58 a	0.84 b
		Field	1.96 d	0.33 e
		After Field	4.35 c	0.57 d
RL	A	MP	22.43 b	1.92 b
		TF	22.30 b	1.96 b
		M	25.40 a	2.14 a
		Field	7.60 d	0.48 d
		After Field	19.02 c	1.59 c
RL	B	MP	22.54 b	2.00 a
		TF	25.07 a	1.96 a
		M	27.31 a	2.02 a
		Field	10.77 d	0.80 c
		After Field	19.09 c	1.39 b
RN	A	MP	9.82 c	1.20 c
		TF	10.88 b	2.12 a
		M	13.04 a	1.72 b
		Field	7.71 e	1.05 c
		After Field	8.74 d	1.16 c
RN	B	MP	11.150 b	1.56 c
		TF	10.81 b	1.69 b
		M	12.05 a	1.91 a
		Field	5.77 d	0.90 e
		After Field	7.72 c	1.28 d
YA	A	MP	6.18 c	1.01 b
		TF	7.55 b	1.56 a
		M	9.19 a	1.57 a
		Field	5.87 c	1.09 b
		After Field	5.89 c	0.97 b
YA	B	MP	6.63 b	1.20 b
		TF	8.65 a	1.40 a
		M	8.78 a	1.35 a
		Field	3.03 d	0.69 d
		After Field	5.30 c	0.92 c
RA	A	MP	19.66 b	1.52 b
		TF	19.53 b	1.71 a
		M	22.92 a	1.77 a
		Field	10.92 d	0.68 d
		After Field	15.29 c	1.13 c
RA	B	MP	31.01 a	2.22 a
		TF	30.57 a	2.17 a
		M	32.17 a	2.14 a
		Field	15.13 c	0.88 c
		After Field	22.81 b	1.42 b