이 방법은 연석탄(즉, 산화 및 비산화리화 된 리티즘 및 하위 비분무성 석탄), 후메이트 광자 및 셰일, 토탄 및 상업용 비료 및 상업 비료의 건조 및 액체 물질에서 허미 물질 (예 : humic 및 fulvic acids)의 중력 정량화를 제공합니다.
이 방법의 목적은 부드러운 석탄, 후우믹 광석 및 셰일, 토탄, 퇴비 및 부식 성 물질 함유 상용 제품에 humic (HA) 및 / 또는 풀빅 산 (FA)의 정확하고 정확한 농도를 제공하는 것입니다. 이 방법은 0.1 N NaOH를 추출제로 사용하여 시험 물질의 알칼리성 추출을 기반으로 하며, 원심분리에 의한 불용성 제품으로부터 알칼리성 용해성 환악물질(HS)의 분리를 기반으로 한다. 원심분리형 알칼리성 추출물의 pH는 HCl을 사용하여 pH 1로 조정되어 HA의 침전을 초래한다. 침전된 HA는 원심분리에 의해 풀빅 분획(FF)(용액에 남아 있는 HS의 분수)으로부터 분리된다. HA는 그 때 건조하고 건조하던 하의 재 함량을 결정한다. 순(즉, 재프리) HA의 중량은 시료의 중량으로 나뉘고 그 결과 분획이 100을 곱하여 샘플에서 % HA를 결정한다. FA 함량을 결정하기 위해, FF는 소수성 DAX-8 수지에 로드되며, 이는 FA 분획을 소수성 풀빅산(HFA)이라고도 한다. 잔류성 풀빅 분획(HyFF)이라고도 불리는 나머지 비풀빅 산 분획은 모든 흡수되지 않은 물질이 완전히 제거될 때까지 탈이온화된 H2O로 수지세척하여 제거된다. FA는 0.1 N NaOH로 디소처리됩니다. 그 결과 나-fulvate는 강한 H+교환 수지 위에 전달하여 양성됩니다. 생성된 FA는 오븐 또는 동결 건조, HA에 대해 상술한 바와 같이 계산된 샘플내의 재 함량 결정 및 농도이다.
Humic 물질(HS)은 미생물 분해 및 죽은 식물 조직의 변형으로 인한 동적 잔기입니다1,2,3 미생물 부산물 및 바이오매스3,4,5로 보강된 humification6이라고 불리는 공정을 통해. HS는 토양, 천연 물, 호수 퇴적물, 토탄, 부드러운 석탄 및 험미 셰일에 존재하며 지구전체 유기 탄소의 약 25 %를 나타냅니다7. 이 물질은 강하게 기본 및 산 수성 용액에 있는 그들의 다른 수용성에 근거를 둔 3개의 주요 분수로 분별되는 수천개의 유일한 분자의 복잡한 혼합물입니다. 이러한 분획은 알칼리 용용성이지만 산용성 분획을 포함하는 혹산(HA)입니다. 풀빅산(FA), 알칼리와 산 모두에서 용해성 분수; 그리고 모든 pH 값6,8에서 용해되지 않는 허민 분획. 풀빅 분획(FF)은 소수성 FA(HFA) 및 소수성(HyFA) 분획으로 더 세분화된다. 이러한 분획은 소수성 DAX-8 수지(HFA)와 수지(HyFA)에 결합하지 않는 부품에 결합하는 FF의 일부로 정의됩니다.
HS는 작물 바이오 자극제, 특히 가축 사료 첨가제, 시추 진흙 채굴 및 전자 셔틀로서의 환경 치료에 널리 사용되는 농업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 인간의 의료 응용 프로그램에서 HS의 사용에 대한 연구도 증가하고 있습니다.
HA와 FA의 수량에 대한 많은 방법이 존재합니다. 그러나 이러한 방법의 대부분은 정확하거나 정확하지 않습니다. 예를 들어, 미국에서 HA의 결정에 가장 널리 사용되는 두 가지 방법은 색도측정 방법9 및 캘리포니아 식품 농업부(CDFA) 방법이며, 둘 다 미국 서부와 캐나다의 광석 및 추출물 공급원의 범위에서 HA의 양을 과대 평가하는 것으로 나타났다. 색법 또는 분광법법은 HA, FA 및 기타 크로모포류 이외에 모든 파장에서 흡수되는 다른 크로모포를 포함하는 알칼리성 추출물의 흡수도에 의존하기 때문에 정확하지 않으며, 표준은 시험중인 물질을 대표하지 않는다10. CDFA 방법은 재가 없는 기준으로 HA 농도를 제공하지 않기 때문에 정확하지 않습니다. 다른 광조는 재의 양이 다르기 때문에, 일부는 추출 및 추출 공정 자체로 재를 추가하여 운반되며, 이 방법은 HA 농도10에 대한 정확한 값을 제공하지 않는다. 정확하고 정확한 방법의 필요성에 대한 응답으로, 2014년에 HA와 FA의 수량을 무료로 해결하기 위해 111 에 의해 상세한 것을 기반으로 표준화된 중력 절차가 발표되었습니다12. 이 방법은 2018년 국제표준화기구(ISO)가 비료 및 토양 컨디셔너하에서 “비료 재료의 호미및 소수성 풀빅산 농도의 결정”으로 사소한 수정으로 적용하였다.
이 논문은 환우성 및 소수성 풀빅산의 추출 및 수량을 위한 프로토콜을 설명하고 방법에서 생성된 데이터의 정확성과 정밀도에 대한 세부 정보를 제공합니다.
이 방법에서 HA를 추출하고 격리하는 초기 단계는 비교적 간단합니다. HFA의 격리는 열 크로마토그래피를 포함하기 때문에 반복 가능한 결과를 얻는 것은 각 단계및 연습의 세부 사항을 엄격하게 준수합니다. 특히 수지의 올바른 준비는 매우 중요합니다. 폴리메틸메타크레이트 DAX-8 수지는 제대로 준비되고 포장되는 것이 매우 중요합니다. 수지의 올바른 포장은 HFA의 수율과 품질 모두에 영향을 미칩니다. 채널링이 존재하는 경우, 전처리(즉, 산성화) 또는 HFA의 흡착이 완료되지 않으며 분리는 부정확한 결과로 이어질 것입니다. 수지의 채널이나 공간이 샘플 로딩 전에 관찰되면 컬럼을 제거하고 흔들어 수지 구슬을 재배포하고, 채널없이 정착할 수 있도록 한 다음 수지통을 통해 깨끗한 DI H2O를 펌핑하여 다시 포장해야합니다. 또한, 프로토콜에서 언급했듯이, 수지에 FF를 로드할 때 수지 위에 액체의 부피를 유지하며, FF가 수지를 입력하기 전에 혼합할 수 있게 하고 보다 효과적인 흡착을 초래할 것이다. 강한 양이온 H+교환 수지(재료 표)의 경우 완전한 재생을 서두를 수 없습니다. Na+/H+ 교환은 시간이 걸리므로 수지가 다시 산성화되는 동안 혼합될 수 있도록 대량 치료에서 수행하는 것이 가장 좋습니다. DI H2O로 헹구는 동안 수지를 혼합하면 과도한 HCl을 제거하는 데 도움이 됩니다. 산성화 수지가 상승하여 과잉 산을 제거할 때 수지를 혼합하면 HCl을 제거하는 데 도움이 됩니다. ≤ 0.7 μS/cm의 전기 전도도에 도달하는 지점까지 산을 제거하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않은 경우 HCl은 HFA로 이월됩니다.
마지막으로, DAX-8 수지로부터 HFA를 탈취할 때, 일단 인천의 흡수가 유출물의 흡수와 같으면, 추가 HFA가 방출될지 확인하기 위해 몇 시간 동안 기둥이 앉을 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 그렇다면 수지 위의 액체의 황색으로 볼 수 있습니다. 이 경우, 추가 HFA는 인적/유출 흡수가 다시 동일해질 때까지 지속적인 탈취에 의해 제거될 수 있다.
HFA 격리의 단점 중 하나는 전체 프로세스가 시간이 많이 소요된다는 것입니다. DAX-8 수지에서 HFA를 완전히 탈착하고 H+교환 수지에서 완전히 제거하면 회전 증발에 의해 감소되어야 하는 상당한 양의 HFA가 발생합니다. 이것은 확실히 분석에서 병목 현상입니다. 이 시간을 줄이기 위한 노력의 일환으로, 0.1 M NaOH가 아닌 아세톤을 사용하여 DAX-8 수지에서 HFA를 탈취하는 것이 제안되었습니다14. 저자는 NaOH 대신 에세톤을 50% 아세톤을 사용함으로써 유사한 HFA 결과를 얻었고 DAX-8이 적절하게 재생되어 H+교환 단계를 제거할 수 있다고 주장했습니다. 이러한 수정으로 인해 생산량감소와 아세톤의 회전 증발이 수에 비해 감소하여 분석 시간이 크게 감소했습니다. 이 수정은 추가 연구를받을 자격이.
이 방법은 부식 과정을 거친 유기물의 분석에 국한되어 있으며, 토탄과 연약한 석탄의 경우, 토탄화 및 탄화 및 석탄화의 추가 공정이 각각 이다. Humification은 죽은, 주로 식물 재료, 소비하고 점점 반항적 인 기판을 수정 미생물의 순서에 의해 분해되는 과정이다. Abiotic 프로세스는 또한 분해 및 재합성 반응에 참여합니다. Humification은 궁극적으로 HS를 형성하는 분자량 및 탄소, 산소 및 수소 내용물의 범위를 형성하는 분자의 수천의 이질적인 혼합물을 포함하는 상대적으로 반발성 물질의 생산귀착됩니다. HS는 토탄화 및 석탄화에 의해 더 수정됩니다. 따라서,이 방법은 화학 공정에 의해 수정 된 식물 재료에 적합하지 않습니다. 예를 들어, 리그노술포네이트는 HFA 간음판으로 널리 사용된다. 리그노술포네이트는 황산 펄프 공정의 부산물입니다. 따라서, 이 물질은 허밍의 과정에 의해 생성되지 않았습니다. 또한, DAX-8 수지에 결합하는 많은 물질이 있다. 예를 들어, DAX-8 수지는 용액15에서 살충제를 흡착하는 데 사용되었습니다. 분명히, 살충제는 HS가 아닙니다. 따라서, DAX-8 수지에 물질의 결합은 HFA라는 주장을 정당화하지 않는다. 전제 조건은 DAX-8 수지에 대한 허밍과 결합에 의한 생산입니다.
다른 응용 분야에서 HS의 다양한 구성 요소의 기여에 대해 더 많이 알게됨에 따라, HS를 더 분별하고 그에 따라 방법을 수정하는 것이 유리해질 수 있다. 존재하므로 이 메서드는 HYFA를 정량화하지 않습니다. 그러나, 이 분획은 또한 전체 FF가 일반적으로 정제된 HFA 보다는 농업 처리에서 적용되는 식물 biosulation에서 예를 들면 활동이 있을 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 Humic 제품 무역 협회 (HPTA)가이 논문에 설명 된 방법의 표준화를 초래한 작업에 자금을 지원하고 표준화 작업 중에 기술 지원을 위해 로렌스 메이휴 박사와 댄 올크 박사와 폴 블룸 박사를 인정하고 싶습니다.
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. |