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Bioquímica

Quantificação de ácidos humicos e fulvic em minérios humados, DOC, materiais humificados e produtos comerciais que contêm substâncias hínicas

Published: March 18, 2022
doi:
10.3791/61233
,
1Bio Huma Netics, Inc.

Summary

Este método fornece uma quantificação gravimétrica de substâncias umedecidas (por exemplo, ácidos ummônicos e fulvic) em uma base livre de cinzas, em materiais secos e líquidos de carvão macio (ou seja, lignite oxidada e não oxidada e carvão sub-betume), minérios e xistos humate, turfas, compostos e fertilizantes comerciais e solos de alteração.

Abstract

O objetivo deste método é fornecer uma concentração precisa e precisa de ácidos húricos (HA) e/ou fulvic (FA) em carvão macio, minérios úmidos e xistos, turfas, compostos e produtos comerciais contendo substâncias húricas. O método baseia-se na extração alcalina de materiais de teste, utilizando 0,1 N NaOH como extrator, e separação das substâncias húlicas solúveis alcalinas (HS) de produtos não solúveis por centrifugação. O pH do extrato alcalino centrifugado é então ajustado para pH 1 com conc. HCl, o que resulta em precipitação do HA. O HA precipitado é separado da fração fulvic (FF) (a fração de HS que permanece em solução,) por centrifugação. O HA é então forno ou congelamento seco e o teor de cinzas do HA seco determinado. O peso do HA puro (ou seja, livre de cinzas) é então dividido pelo peso da amostra e a fração resultante multiplicada por 100 para determinar o % HA na amostra. Para determinar o conteúdo fa, o FF é carregado em uma resina HIDROfóbica DAX-8, que adsorva a fração FA também referida como o ácido hidróbico fulvic (HFA). A fração restante de ácido não fulvico, também chamada de fração de fulvico hidrofílico (HyFF) é então removida lavando a resina com H2O desionizado até que todo o material não analisado seja completamente removido. A FA é então desorbed com 0.1 N NaOH. O Na-fulvate resultante é então protoado passando-o sobre uma forte resina H+-exchange. A FA resultante é forno ou congelamento seco, o teor de cinzas determinado e a concentração na amostra calculada como descrito acima para HA.

Introduction

As substâncias hínicas (SH) são resíduos dinâmicos que resultam da decomposição microbiana e transformação de tecidos vegetais mortos1,2,3 aumentados com subprodutos microbianos e biomassa3,4,5 através de um processo chamado de humificação6. O HS está presente em solos, águas naturais, sedimentos do lago, turfas, carvão macio e xistos húricos e representam cerca de 25% do carbono orgânico total na terra7. Essas substâncias são misturas complexas de milhares de moléculas únicas que são fracionadas em três frações principais baseadas em suas diferentes solubilidades em soluções fortemente básicas e ácidas. Estas frações são ácidos húlicos (A. ), que compreendem a fração solúvel em alcalina, mas ácida-insolúvel; ácidos fulvic (FAs), a fração solúvel tanto em álcali quanto em ácido; e a fração de humin, que é insolúvel em todos os valores de pH6,8. A fração fulvic (FF) é ainda subdividida nas frações hidrofóbica FA (HFA) e hidrofílica (HyFA). Essas frações são definidas como a parte do FF que se liga a uma resina HIDROfóbica DAX-8 (HFA) e a parte que não se liga à resina (HyFA).

O HS está sendo cada vez mais utilizado na agricultura, onde são amplamente utilizados como bioestimulantes de cultura, na pecuária, em particular como aditivo de ração animal, na mineração em lamas de perfuração, e remediação ambiental como escotinas eletrônicas. A pesquisa sobre o uso de HS em aplicações médicas humanas também está aumentando.

Existem muitos métodos para a quantitação de HA e FA. No entanto, a maioria desses métodos não são nem precisos nem precisos. Por exemplo, os dois métodos mais utilizados para a determinação do HA nos EUA são o método colorimétrico9 e o método do Departamento de Alimentos e Agricultura da Califórnia (CDFA), ambos mostrados para superestimar a quantidade de HA em uma gama de minério e extrato de fontes do oeste dos EUA e Canadá10. O método colorimétrico ou espectrofotométrico é impreciso porque se baseia na absorção de extratos alcalinos que incluem, além de HA, FA e outros cromóforos que todos absorvem no comprimento de onda utilizado e o padrão não é representativo dos materiais que estão sendo testados10. O método CDFA não é preciso porque não fornece concentrações ha em uma base livre de cinzas. Como diferentes minérios possuem diferentes quantidades de cinzas, alguns dos quais são transportados com a extração e o próprio processo de extração adiciona cinzas, este método não fornece um valor preciso para as concentrações de HA10. Em resposta à necessidade de um método preciso e preciso, um procedimento gravimétrico padronizado baseado no detalhado by11 foi publicado em 2014 para abordar a quantitação tanto da HA quanto da FA em uma base livre de cinzas12. Esse método foi então adaptado, com pequenas modificações, pela Organização Internacional para a Padronização (ISO) em 2018 sob fertilizantes e condicionadores de solo como “Determinação das concentrações de ácidos húbicos e hidrofóbicos em materiais fertilizantes”13.

Este artigo descreve o protocolo de extração e quantitação de ácidos húbicos e hidrofóbicos e dá detalhes sobre a precisão e precisão dos dados produzidos a partir do método.

Protocol

1. Preparação sólida da amostra Esmague aproximadamente 5 g da amostra a ser analisada, utilizando uma argamassa e pilão, de modo que 100% da amostra esmagada passe por uma malha de peneira padrão dos EUA tamanho nº 200 (ou seja, 74 μm) certificando-se de que o pó está bem misturado. Determine o teor de umidade do pó gravimetricamente. Pesar um barco de pesagem de alumínio e registrar a massa (Wwb). Transfira aproximadamente 2 g de pó de amostra para o barco de pesagem e registe a massa (Wws+wb). Coloque o barco de pesagem em forno de secagem por 24h a 102 °C (não ultrapasse 102 °C). Depois de 24 horas, retire o barco de pesagem do forno de secagem e coloque em um desiccador para esfriar por pelo menos 1h. Pese e grave a massa do barco de pesagem e pó de amostra seca (Wds+wb). Determine o teor de umidade usando a fórmula 1.1.Fórmula 1.1 Teor de umidade de pó de amostra sólida% umidade = (((Wws+wb- Wwb) – (Wds+wb – Wwb)/ (Wws+wb – Wwb)) * 100 2. Procedimento de extração Amostras sólidas Pesar aproximadamente 2,5 g do pó de amostra peneirada (Wsamp) em um barco de pesagem de plástico ou alumínio e registrar o peso em quatro locais decimais. Carregue a amostra em um cilindro graduado de 1 L e encha o cilindro a 1 L com 0,1 M NaOH (4 g NaOH x L-1). Adicione uma barra de mexiça magnética (por exemplo, 5 – 7 cm de comprimento) e mexa rapidamente (ou seja, 300 – 400 rpm) em uma placa de mexida até que a amostra esteja completamente misturada. Transfira todo o conteúdo do cilindro graduado em um frasco 1 L Erlenmeyer, evacue o espaço da cabeça do frasco com gás N2 e cubra a abertura do frasco com uma tampa hermética. Coloque o frasco de Erlenmeyer em uma placa de mexida e misture a 300 – 400 rpm para 16 – 18 h. Amostras líquidas Para materiais líquidos, misture bem a amostra tremendo para garantir que o líquido de ensaio seja misturado de forma homogênea. Certifique-se de que qualquer resíduo que possa ter caído no fundo do recipiente esteja completamente misturado. Adicione aproximadamente 5 g do líquido de teste, pesado a 4 casas decimais (WTL), a um cilindro graduado em 1 L. Encha o cilindro graduado com 0,1 M NaOH para um volume final de 1 L. Adicione uma barra de agitação magnética (por exemplo, 5 – 7 cm de comprimento) e mexa rapidamente (por exemplo, 300 – 400 rpm) em uma placa de agitação até que a amostra de ensaio esteja completamente misturada. Transfira a mistura para um frasco de 1 L Erlenmeyer, evacue o espaço da cabeça com gás N2 e cubra a abertura do frasco com uma tampa hermética. Coloque o frasco de Erlenmeyer em uma placa de mexida e misture a 300 – 400 rpm por 1h.NOTA: Após este ponto, o manuseio de amostras sólidas e líquidas é o mesmo. 3. Remoção de materiais não solúveis de extratos alcalinos Ao final da agitação, retire o frasco da placa de mexida, transfira a mistura para tubos de centrífugas adequados e centrifugar todo o volume a 4.921 x g por 30 min. Colete o supernanato alcalino contendo o HA e fa em um frasco limpo 1 L Erlenmeyer contendo uma barra de agitação magnética. Descarte o material insolúvel. A filtração através da lã de vidro ou papel filtro qualitativo de tamanho de poros de 2,5 μm é recomendada se partículas residuais não forem precipitadas após a centrifugação. 4. Precipitação e separação de HA de FF Ao mexer o extrato alcalino a 300 – 400 rpm em uma placa de mexida, insira uma sonda de pH na porção média da solução (verticalmente) e adicione conc. HCl dropwise ao extrato alcalino até que um pH estável de pH 1.0 ± 0.1 seja atingido. Uma vez que um pH de pH 1 é atingido e permanece estável, remova a sonda pH do frasco, recupere a barra de agitação, cubra o frasco com uma tampa hermética e deixe o frasco sentar até que o HA precipitado tenha se estabelecido no fundo do frasco.NOTA: O tempo que um HA leva para precipitar e abandonar a solução vai variar dependendo da fonte e quantidade de HA na amostra. Normalmente leva 1-6 h para o HA precipitar totalmente e sair da solução. Centrifugar o extrato e precipitado HA em 4921 x g por 1 h. Após a centrifugação, despeje o FF supernante em um Erlenmeyer erlenmeyer limpo e cubra com uma tampa hermética.NOTA: Um tempo de centrífuga mais longo pode ser necessário para embalar o HA firmemente o suficiente para permitir decantar o FF sem a inclusão de qualquer um dos HA precipitados. Coloque os tubos de centrífuga em um forno de secagem mantido a 100 °C por 24 h. Após a secagem, retire os tubos do forno de secagem e coloque em um desiccador para esfriar até a temperatura ambiente. Após o resfriamento, transfira quantitativamente o resíduo do tubo raspando-o dos lados e do fundo do tubo com uma espátula, transfira para um barco de pesagem tared e registe a massa (WEHA). Este resíduo é o “HA Extraído”.NOTA: Se tubos de centrífugas superiores a 50 mL foram utilizados na separação de HA e FF, é conveniente transferir o HA precipitado para tubos de centrífugas resistentes à temperatura de 50 mL para o processo de secagem. Além disso, se houver um secador congelado, o HA precipitado pode ser congelado. A coleta do HA em um estado congelado é mais fácil porque o HA não gruda na lateral dos tubos plásticos e não precisa ser sucateado. 5. Determinação do conteúdo de cinzas NOTA: O procedimento para determinação do teor de cinzas das amostras secas de HA e FA é o mesmo. O procedimento que utiliza notação para HA é mostrado. Transfira aproximadamente 30 mg da HA seca (WHA) para um prato cerâmico limpo e pré-pesado (WCD) que já havia sido seco anteriormente em um forno de secagem a 100 °C e depois resfriado em um dessecador à temperatura ambiente. Depois de registrar a massa combinada do HA ponderado e do prato (WHA+CD), combustão o HA em um forno de muffle por 2 h a 600°C.NOTA: Para cada amostra ha, três réplicas devem ser processadas e o teor médio de cinzas utilizado no cálculo do HA puro. Depois de 2h, retire o prato e o conteúdo do forno abafado e coloque em um desiccador para esfriar. Uma vez frio, pese o prato com cinzas (WASH+CD) e calcule a razão de cinzas (Ashrat) usando a fórmula 1.2:Fórmula 1.2 Ashrat = (WASH+CD – WCD) / (WHA+CD – WCD) 6. Determinação da porcentagem de HA extraído purificado Determine a massa final do HA puro (WPHA) corrigindo o conteúdo de cinzas usando a Fórmula 1.3:Fórmula 1.3 WPHA = WEHA * (1- Ashrat) 7. Determinação da concentração (%) de HA pura na amostra de fonte original Determine a concentração de HA puro usando Fórmula 1.4 e 1.5:Fórmula 1.4: % HA puro em amostra sólida = (WPHA/Wsamp) * 100Fórmula 1.5: % HA puro na amostra líquida = (WPHA/WTL) * 100 8. Preparação da coluna para purificação do HFA Prepare uma coluna de cromatografia de baixa pressão embalada com resina DEX-8 de polimetilmetato. Se a resina não tiver sido usada anteriormente, mergulhe a resina em metanol por 2h e enxágue completamente com H2O desionizado até que todo o metanol seja removido. Remova pequenas partículas de resina que flutuam na água neste momento. Se a resina tiver sido usada anteriormente, regenerá-la conforme descrito na seção 10. Uma vez completamente enxaguado, despeje a resina em uma coluna de cromatografia de vidro de 5 x 25 cm equipada com uma peça final com um frit de 10 μm para suporte de cama de resina. Deixe de 2,5 a 5 cm no topo da coluna para uma solução sem resina para permitir a mistura do FF antes de entrar na cama de resina. Coloque a peça superior na coluna e bombeie H2O desionizado através da parte superior da coluna para embalar a cama de resina DAX-8 usando uma bomba peristáltica. 9. Isolamento do HFA Uma vez que a cama de resina esteja embalada, carregue o FF na coluna usando uma bomba peristáltica, sob baixa pressão, através da parte superior da coluna. Use uma vazão de 35 a 40 mL/min. É fundamental que a parte superior da resina na coluna permaneça coberta com solução durante todo o procedimento de carga e lavagem para evitar a secagem da resina e canalização do extrato através do leito de resina. Uma vez que a fração fulvic tenha sido completamente carregada na resina, lave a resina com água desionizada, para remover a “fração de fulvic hidrofílico” não adsorvida (HyFF) bombeando-a através da parte superior da coluna usando a bomba peristáltica sob baixa pressão. Use uma vazão de 35 a 40 mL/min. Descarte o efluente contendo HyFF, a menos que seja usado para análise. Lave a coluna com H2O desionizado até que a absorção a 350 nm do efluente da coluna seja igual (por exemplo, dentro de 0,015 unidades de absorção) à do H2O desionizado usado para lavar a coluna. Use água deionizada a zero (ou seja, em branco) o espectrômetro. Desorb o HFA por eluição traseira bombeando 0,1 M NaOH através da parte inferior da coluna usando a bomba peristáltica. Use uma vazão de 35 a 40 mL/min. Capture o efluente da bomba (o Na-fulvate em um recipiente limpo de tamanho suficiente (por exemplo, 2 L Erlenmeyer).NOTA: A maioria dos adsorbs HFA para o topo da cama de resina DAX-8. A desorção introduzindo o NaOH de 0,1 M da parte inferior da coluna minimiza a quantidade de 0,1 M NaOH necessária para desorb totalmente a FA. Todo o HFA foi desordado quando a absorção do efluente da coluna é igual à absorvância de 0,1 M NaOH influente a 350 nm. Use 0,1 M NaOH como o espaço espectrofotométrico em branco. Adicione o efluente levado para verificar a absorção da solução FA desordenada para garantir que toda a FA seja capturada. 10. HFA desabred por protonação Passe a solução Na-fulvate, repetidamente, por alimentação gravitacional, através de forte resina de cation H+-exchange (Tabela de Materiais) contida em uma coluna de 5 × 50 cm, com frit de vidro para reter a resina, até que a condutividade elétrica do efluente seja <120 μS/cm, medida com um medidor de condutividade elétrica. Antes de cada passe, a resina H+-exchange requer reforma conforme descrito na Seção 11. Para garantir que toda a FA seja removida da resina após a passagem final, lave a resina com água deionizada até que a absorção de efluentes a 350 nm seja a mesma (por exemplo, dentro de 0,015 unidades de absorção) como a água desionizada usada para lavar a coluna. Use H2O deionizado como o espaço espectrofotométrico. Adicione a lavagem e todas as porções de efluentes levadas para verificar a absorvência à solução FA purificada. Para ajudar na remoção de toda a FA, a resina pode ser agitada (por exemplo, usando um copo longo ou vara de plástico) várias vezes. Concentre a FA em um volume de aproximadamente 15 ± 2 mL usando um evaporador rotativo a 55 °C. Transfira completamente o concentrado fa de 15 mL para um tubo de centrífuga de plástico de 50 mL e seque a 60±3 °C para ressecamento constante em um forno de secagem. A secagem congelada é uma alternativa à secagem do forno. Depois de secar transfira o tubo para um desiccador para esfriar. Remova a FA do tubo raspando as laterais e o fundo do tubo com uma espátula e pese a FA coletada no papel de pesagem pré-tared. Este material é o “Fa Extraído” (WEFA). Determine a razão de cinzas (ASHrat) da FA extraída conforme descrito no Passo 6 para HA e calcule a razão de cinzas usando a Fórmula 1.2. Determine o peso da FA extraída sem cinzas (WPFA) usando a Fórmula 1.3, substituindo o WEFA pelo peso de WEHA. Finalmente determine a % FA pura na amostra usando Fórmula 1.4 substituindo WPFA por WPHA. 11. Regeneração de resina DAX-8 Regenerar a resina DAX-8 bombeando 0,1 M HCl (8,33 mL concentrado HCl/1000 mL volume final desionizado H2O) a uma vazão de 35 – 40 mL/min através da parte inferior da coluna até que o pH do efluente seja igual ao pH do influente. Use a bomba peristáltica para bombear todos os reagentes através da coluna DAX-8 durante a regeneração. Enxágüe a coluna com água DI bombeando-a para a parte superior da coluna até que o pH do efluente seja igual ao pH do influente (ou seja, água DI). 12. Regeneração de resina de câmbio H+-cation Regenerar a resina de troca de cáção H+ em um processo de lote, despejando a resina em um grande béquer (por exemplo, 4 L béquer plástico), enxágue várias vezes cobrindo a resina com DI H2O, misturando e depois derramando a água. Cubra a resina com 1 M HCl (83,3 mL concentrado HCl/1000 mL de água DI do volume final). Deixe ficar por um mínimo de 2h com agitação ocasional (por exemplo, uma vez a cada 30 min). Remova o excesso de ácido da resina derramando o ácido e cobrindo a resina com água DI. Mexa vigorosamente com uma haste de agitação por 15 s, depois deixe a resina cair para o fundo do frasco e, em seguida, despeje a água. Repita o processo até que a condutividade elétrica da água enxágue esteja ≤ 0,7 μS/cm. Coloque a resina regenerada de volta na coluna. Cubra com H2O desionizado para garantir que a resina permaneça molhada entre os usos.

Representative Results

Os dados de desempenho do método são fornecidos nas Tabelas 1 – 5. A precisão do método de extração de HA e FAH a partir de amostras comerciais líquidas com concentrações muito diferentes de HA e FHA são dadas na Tabela 1. Os desvios padrão relativos (RSDs) para HA foram inferiores aos do HFA, mas o RSD médio de HFA sobre as três amostras líquidas foi de 6,83%, o que indica um alto grau de precisão. A razão Horwitz (HorRat) é um parâmetro de desempenho normalizado que indica a adequação de um método de análise em relação à precisão laboratorial. Aqui foi usado para precisão intra-laboratorial. O valor 2.0 indicam heterogeneidade das amostras de teste, necessidade de otimização de métodos ou treinamento mais extenso, operando abaixo do limite de detecção ou um método inaplicável. Para análise de amostras líquidas, o HorRat foi apenas > 2 para uma das análises do HFA (Tabela 1). Dados de precisão para a extração de HA e HFA de três amostras de minério húlico são fornecidos na Tabela 2. Novamente, com exceção do HFA extraído do Minério 2 e do HA do Minério 3, todos os HorRat’s estavam abaixo de 2. Isso demonstra um alto grau de precisão deste método de extração de HA e HFA para amostras de minério úmido. Os fabricantes de bioestimulantes vegetais frequentemente formulam produtos que contêm HS, além de outros ingredientes como algas, fertilizantes inorgânicos, carvão ou melaço. A Tabela 3 dá os resultados de uma análise da inclusão desses tipos de aditivos na precisão do método. Nenhum dos aditivos efetuou significativamente a recuperação de HA ou HFA (Tabela 3). A Tabela 4 e a Tabela 5 relatam as recuperações de HA e HFA, respectivamente, a partir de amostras líquidas que simularam produtos comerciais com concentrações muito baixas. As recuperações foram excelentes e variaram entre 88% e 97% para HA (Tabela 4) e 92% e 104% para HFA (Tabela 5). As recuperações médias de HA e HFA foram de 93% e 97%, respectivamente e % RSD para ambos os HS foram inferiores a 5%. Embora a precisão seja excelente, esses dados indicam a necessidade de realizar réplicas laboratoriais. O limite de detecção do método (MDL) e o limite de quantitação do método foram de 4,62 e 1,47 mg/L para HA e 4,8 e 1,53 mg/L para HFA. Substâncias hínicas, % Material L16 L17 L2 HFA HA HFA HA HFA HA Rep 1 1.44 17 6.59 7.76 0.36 4.46 Rep 2 1.39 16.03 6.25 7.79 0.42 4.93 Rep 3 1.34 16.44 6.02 7.55 0.4 4.46 Rep 4 1.54 16.75 6.2 7.69 0.33 4.53 Significar 1.43 16.56 6.27 7.7 0.38 4.6 SD 0.09 0.42 0 0.11 0.04 0.23 24 RSD, % 6.29 2.53 3.8 1.39 10.4 4.91 Hor Rat(r) 1.58 0.72 1.25 0.47 2.31 1.55 um As condições de extração foram de 1 g em 1 L 0,1 M NaOH. Mesa 1. Precisão do método de extração e quantitação de HA e HFA a partir de amostras comerciais líquidas. As condições de extração foram de 1 g em 1 L 0,1 M NaOH. Substâncias hínicas, % Minério 1 Minério 2 Minério 3 Material HFA HA HFA HA HFA HA Rep 1 1.75 67.4 1.31 27.01 1.55 8.95 Rep 2 1.69 67.63 1.25 27.48 1.41 7.2 Rep 3 1.63 67.1 1.27 27.34 1.47 8.35 Rep 4 1.77 67.59 1.55 26.89 1.51 7.98 Significar 1.71 67.53 1.35 27.18 1.49 8.12 SD 0.06 0.94 0.14 0.28 0.06 0.73 RSD, % 3.7 1.39 10.33 1.02 4.02 9.02 HorRat(r) 0.99 0.66 2.71 0.42 1.07 3.09 Mesa 2. Precisão do método de extração e quantitação de HA e HFA a partir de minérios úmidos. As condições de extração foram de amostra de 1 g em 1 L 0,1 M NaOH. (Dados extraídos de Lamar et al., 2014) Replicar Adulterant HA, % Fa, % Recuperação Relativa HA, % Recuperação Relativa HFA, % 1 Nenhum 81.61 12.86 2 Nenhum 80.16 12.78 1 Alga 80.21 12.85 2 Alga 80.72 12.79 99.5 99.6 1 Fertilizante 80.25 12.98 2 Fertilizante 79.57 123.77 98.8 101.6 1 Carvão 78.79 12.92 2 Carvão 81.27 12.84 98.9 101.8 1 Melaço 79.38 12.99 2 Melaço 81.02 12.72 99.2 100.9 Significar 80.3 12.85 SD 0.885 0.09 uma concentração final de FA + HA de 2,5 g/L adicionado a 0,1 M NaOH. (dados extraídos de Lamar et al., 2015) Mesa 3. Efeito de adúlteros na quantitação de HA e HFA de um leonardite Gascoyne. (Dados extraídos de Lamar et al., 2015) HA ID de amostra Extraído, mg Recuperado, mg Recuperado, % 1 24.6 23.7 96.3 2 22.6 19.9 88.1 3 25.2 23.6 93.7 4 22.5 21.5 95.6 5 23.9 21.8 91.2 6 23.2 20.8 89.7 7 24 23.2 96.7 Significar 23.7 22.1 93 SD 1.01 1.52 3.43 RSD, % 4.35 6.88 3.67 (dados extraídos de Lamar et al., 2014) Mesa 4. Recuperação de HA de espaços em branco cravados. (Dados extraídos de Lamar et al., 2014) FA ID de amostra Extraído, mg Recuperado, mg Recuperado, % 1 19.9 19 95.48 2 23.1 22.9 99.13 3 20.7 19.4 93.72 4 20.5 19.8 96.39 5 20.8 21.6 103.85 6 21.9 20.1 91.78 7 22.7 22.3 98.24 Significar 21.37 20.73 96.94 SD 1.21 1.53 3.95 RSD, % 5.64 7.36 4.07 (Dados extraídos de Lamar et al., 2014) Mesa 5. Recuperação do HFA de espaços em branco cravados. (Dados extraídos de Lamar et al., 2014)

Discussion

As etapas iniciais de extração e isolamento do HA neste método são relativamente simples. Como o isolamento do HFA envolve cromatografia de coluna, a obtenção de resultados repetitivos vem com estrita adesão aos detalhes de cada etapa e prática. Em particular, a preparação correta das resinas é de importância primária. É extremamente importante que a resina de polimetilmetato DAX-8 seja preparada e embalada adequadamente. A embalagem correta da resina afeta tanto o rendimento quanto a qualidade do HFA. Se a canalização existir, então nem o pré-tratamento (ou seja, acidificação) ou a adsorção do HFA estarão completos, e a separação levará a resultados imprecisos. Se os canais ou espaços da resina forem observados antes do carregamento da amostra, a coluna deve ser removida e abalada para redistribuir as contas de resina, permitindo que elas se instalem sem canais e, em seguida, reembaladas por bombear DI H2O limpo através da resina. Além disso, como mencionado no protocolo, manter um volume de líquido acima da resina ao carregar o FF na resina, permitirá que o FF se misture antes de entrar na resina e resultará em adsorção mais eficaz. Para a forte resina de cation H+-exchange (Tabela de Materiais), a regeneração completa não pode ser apressada. A troca na+/H+ leva tempo e, portanto, isso é melhor feito em um tratamento em massa para que a resina possa ser misturada enquanto é re-acidificada. Misturar a resina enquanto enxagua com DI H2O ajuda a remover o excesso de HCl. Ao aumentar a resina acidificada para remover o excesso de ácido, misturar a resina ajuda a remover o HCl. É extremamente importante remover o ácido ao ponto de atingir uma condutividade elétrica de ≤ 0,7 μS/cm. Se não, o HCL será levado com o HFA.

Finalmente, ao desordenar o HFA da resina DAX-8, uma vez que a absorção do influente é igual à absorção do efluente, é uma boa prática deixar a coluna sentar por algumas horas para ver se algum HFA adicional será liberado. Se assim for, será visto como um amarelamento do líquido acima da resina. Se isso ocorrer, o HFA adicional pode ser removido por desorção contínua até que as absorvências defluentes/efluentes sejam iguais novamente.

Uma das desvantagens do isolamento do HFA é que todo o processo é demorado. A desorção completa do HFA da resina DAX-8 e a remoção completa da resina H+-exchange resultam em um volume significativo de HFA que deve ser reduzido por evaporação rotativa. Isso é definitivamente um gargalo na análise. Em um esforço para reduzir este tempo, a desordenação do HFA da resina DAX-8 usando acetona em vez de 0,1 M NaOH foi sugerida14. Os autores alegaram que, utilizando 50% de acetona como desorbente no lugar de NaOH, obteve-se um resultado semelhante de HFA e o DAX-8 foi adequadamente regenerado e, portanto, a etapa H+-exchange poderia ser eliminada. Esta modificação resultou em um tempo de análise muito reduzido como resultado da diminuição do volume produzido e evaporação rotativa mais rápida de acetona em comparação com a água. Essa modificação merece mais estudos.

Este método limita-se à análise da matéria orgânica que passou pelo processo de humificação, e no caso da turfa e das brasas macias, os novos processos de turfização e de turfização e coalização, respectivamente. A humificação é o processo pelo qual os mortos, principalmente o material vegetal, é decomposto por uma sequência de micróbios que consomem e modificam substratos cada vez mais recalcitrantes. Processos abióticos também participam de reações de decomposição e resíntese. A humificação resulta, em última análise, na produção de materiais relativamente recalcitrantes que compreendem misturas heterogêneas de milhares de moléculas que formam uma gama de peso molecular e conteúdo de carbono, oxigênio e hidrogênio que formam HS. O HS é ainda modificado pela peatificação e pela coalificação. Portanto, este método não é adequado para materiais de plantas que foram modificados por processos químicos. Por exemplo, lignosulfonate é amplamente usado como um adúltero HFA. Lignosulfonate é um subproduto do processo de polpa de sulfite. Portanto, este material não foi produzido pelo processo de humificação. Além disso, existem muitas substâncias que se ligam à resina DAX-8. Por exemplo, a resina DAX-8 tem sido usada para adsorb pesticidas a partir da solução15. Obviamente, pesticidas não são HS. Assim, a vinculação de um material à resina DAX-8 não justifica uma alegação de que se trata de um HFA. Os pré-requisitos são tanto produção por humificação quanto vinculação à resina DAX-8.

À medida que se aprende mais sobre a contribuição dos diversos componentes do SS em diferentes aplicações, pode tornar-se vantajoso para fracionar ainda mais o HS fracionado e, assim, modificar o método nesse caso. Como existe, o método não quantifica o HYFA. No entanto, essa fração também pode ter atividade, por exemplo, na bioestimulação vegetal, onde toda a FF é geralmente aplicada em tratamentos agrícolas em vez de HFA purificada.

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de reconhecer a Associação Comercial de Produtos Humic (HPTA) por seu apoio no financiamento do trabalho que resultou na padronização dos métodos descritos neste artigo e também Lawrence Mayhew e Drs. Dan Olk e Paul Bloom para suporte técnico durante o trabalho de padronização.

Materials

Amberlite IR 120 H+-exchange resin Sigma-Aldrich 10322 H+ form
Analytical Balance Ohaus PA214 w/ glass draft shield
Centrifuge Beckman Coulter Allegra X-14 minimum 4300 rpm
Centrifuge tubes Beckman Coulter To fit rotor selected
Ceramic Combustion Crucibles Sigma Z247103
Chromatography column for DAX-8 Diba Omnifit 006EZ-50-25-FF
Chromatography column for IR 120 Chemglass CG-1187-21 2 in. by 24 in.
Dessicator Capitol Scientic Kimax 21200-250 Vacuum type
Drying Oven Fisher Scientific Isotemp Precision±3˚C
Electrical conductivity meter HM Digital EC-3
Erlenmeyer Flasks Amazon 1L, 2L
HCl concentrated Sigma-Aldrich 320331
Magnetic Stir Plate Barnstead-Thermolyne Dataplate 721
Magnetic Stir bars These can be obtained at many outlets
Muffle Furnace Fisher scientific Thermolyne Type 47900
NaOH Sigma-Aldrich 795429
Nitrogen gas Praxair UNI1066 99.99% purity
Peristaltic pump Cole Parmer Masterflex 7518-00
Perstaltic tubing Cole Parmer Masterflex Pharmed 06508-17
pH meter Oakton Instruments WD-35618–03
Rotary Evaporator Buchi R-210/R-215
Spectrophotometer Healthcare SCiences Ultrospec II Dual beam 200 to 900 nm with wavelength accuracy of ±1 nm and reproducibility of ±0.5 nm.
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Referencias

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Lamar, R. T., Monda, H. Quantification of Humic and Fulvic Acids in Humate Ores, DOC, Humified Materials and Humic Substance-Containing Commercial Products. J. Vis. Exp. (181), e61233, doi:10.3791/61233 (2022).
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