Interferência da fração mineral na estimativa do grau de humificação da matéria orgânica em agregados organominerais por ressonância paramagnética eletrônica

Bayer, C.; Martin-Neto, L.; Saab, S. C.; Mielniczuk, J.

doi:10.1590/S0100-06832000000100002

Resumos

A concentração de radicais livres semiquinona (CRLS), determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR), é considerada um índice do grau de humificação, sendo uma importante determinação em estudos qualitativos da matéria orgânica do solo. Neste trabalho, avaliou-se a interferência da fração mineral na quantificação da CRLS em agregados organominerais 20-53, 2-20 e < 2 ∝m de Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo. A CRLS foi determinada pela área do sinal, estimada pela aproximação intensidade do sinal (I, em cm), multiplicada pela sua largura de linha ao quadrado (∆H², em Gauss). Os parâmetros espectrais I e ∆H foram obtidos em espectros de EPR com e sem interferência da fração mineral. No Podzólico Vermelho-Amarelo e no Podzólico Vermelho-Escuro, foram detectados dois sinais de radicais livres, um com um valor g 2,004 e largura de linha de 5-6 G, típico de radicais livres semiquinona, outro com um valor g 2,000 e largura de linha de 2-3 G, associado à fração mineral, especificamente ao quartzo (SiO2), como confirmado posteriormente por análise de amostra purificada. Nestes solos, a interferência da fração mineral na obtenção dos parâmetros I e ∆H resultou num erro na estimativa da CRLS de -7 a +488%, comparativamente às quantificações realizadas a partir dos espectros sem interferência da fração mineral. No Latossolo Roxo, os altos teores de Fe3+ não permitiram detectar os sinais dos radicais livres semiquinona por causa da sobreposição dos sinais do metal. A eliminação da interferência da fração mineral demonstrou ser um pré-requisito fundamental no estudo da matéria orgânica por EPR em agregados organominerais, para a qual são sugeridos alguns procedimentos alternativos.

radical livre semiquinona; ferro; silica

The semiquinone free radical concentration (SFRC), determined by electron paramagnetic resonance (EPR), is an index of degree of humification of soil organic matter. The objective of this study was to evaluate the possible interference of mineral fraction in the quantification of SFRC in organo-mineral aggregates 20-53, 2-20 and < 2 ∝m of three soils from southern Brazil: Paleudalf, Paleudult and Haplorthox. The SFRC was calculated by the semiquinone signal intensity (I, in cm) multiplied by its square line width (∆H², in Gauss). The spectral parameters I and ∆H were obtained from EPR spectra with and without interference of mineral fraction. In Paleudalf and Paleudult soils, two signals of free radicals were detected; one had a value of g 2.004 and line width of 5-6 G, typical of semiquinone free radical, and another one had a value of g 2.000 and a line width of 2-3 G, associated to the mineral fraction, especifically quartz (SiO2), as determined by the analysis of the purified sample. In these soils, interference of mineral fraction in obtaining spectral parameters I and ∆H resulted in an error of the estimative varying from -7 to +488%, comparatively with results obtained from the spectra without mineral fraction interference. In Haplorthox soil, the high concentrations of Fe3+ did not allow the detection of the semiquinone free radical signals, due to overlap of the metalic ion signals. The elimination of mineral fraction interference was a fundamental pre-requisit in the study of organic matter by EPR in organo-mineral aggregates. Some alternative procedures for this are presented.

soil organic matter; semiquinone free radical; organo-mineral aggregates; silica; iron

SEÇÃO II - QUÍMICA DO SOLO

C. Bayer^I; L. Martin-Neto^II; S. C. Saab^III; J. Mielniczuk^IV

^IProfessor do Departamento de Solos da Universidade do Estado de Santa Catarina-UDESC, Caixa Postal 281, CEP 88520-000 Lages (SC)

^IIPesquisador da Embrapa Instrumentação Agropecuária, Caixa Postal 741, CEP 13560-970 São Carlos (SP). Bolsista do CNPq

^IIIProfessor do Departamento de Física da Universidade Estadual de Ponta Grossa. Doutorando na USP-Instituto de Química de São Carlos. Bolsista PICD/CAPES

^IVProfessor Titular aposentado do Departamento de Solos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul-UFRGS, Caixa Postal 776, CEP 90001-970 Porto Alegre (RS). Bolsista do CNPq

RESUMO

A concentração de radicais livres semiquinona (CRLS), determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR), é considerada um índice do grau de humificação, sendo uma importante determinação em estudos qualitativos da matéria orgânica do solo. Neste trabalho, avaliou-se a interferência da fração mineral na quantificação da CRLS em agregados organominerais 20-53, 2-20 e < 2 ∝m de Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo. A CRLS foi determinada pela área do sinal, estimada pela aproximação intensidade do sinal (I, em cm), multiplicada pela sua largura de linha ao quadrado (∆H², em Gauss). Os parâmetros espectrais I e ∆H foram obtidos em espectros de EPR com e sem interferência da fração mineral. No Podzólico Vermelho-Amarelo e no Podzólico Vermelho-Escuro, foram detectados dois sinais de radicais livres, um com um valor g 2,004 e largura de linha de 5-6 G, típico de radicais livres semiquinona, outro com um valor g 2,000 e largura de linha de 2-3 G, associado à fração mineral, especificamente ao quartzo (SiO₂), como confirmado posteriormente por análise de amostra purificada. Nestes solos, a interferência da fração mineral na obtenção dos parâmetros I e ∆H resultou num erro na estimativa da CRLS de -7 a +488%, comparativamente às quantificações realizadas a partir dos espectros sem interferência da fração mineral. No Latossolo Roxo, os altos teores de Fe³⁺ não permitiram detectar os sinais dos radicais livres semiquinona por causa da sobreposição dos sinais do metal. A eliminação da interferência da fração mineral demonstrou ser um pré-requisito fundamental no estudo da matéria orgânica por EPR em agregados organominerais, para a qual são sugeridos alguns procedimentos alternativos.

Termos de indexação: radical livre semiquinona, ferro, silica.

SUMMARY

The semiquinone free radical concentration (SFRC), determined by electron paramagnetic resonance (EPR), is an index of degree of humification of soil organic matter. The objective of this study was to evaluate the possible interference of mineral fraction in the quantification of SFRC in organo-mineral aggregates 20-53, 2-20 and < 2 ∝m of three soils from southern Brazil: Paleudalf, Paleudult and Haplorthox. The SFRC was calculated by the semiquinone signal intensity (I, in cm) multiplied by its square line width (∆H², in Gauss). The spectral parameters I and ∆H were obtained from EPR spectra with and without interference of mineral fraction. In Paleudalf and Paleudult soils, two signals of free radicals were detected; one had a value of g 2.004 and line width of 5-6 G, typical of semiquinone free radical, and another one had a value of g 2.000 and a line width of 2-3 G, associated to the mineral fraction, especifically quartz (SiO₂), as determined by the analysis of the purified sample. In these soils, interference of mineral fraction in obtaining spectral parameters I and ∆H resulted in an error of the estimative varying from -7 to +488%, comparatively with results obtained from the spectra without mineral fraction interference. In Haplorthox soil, the high concentrations of Fe³⁺ did not allow the detection of the semiquinone free radical signals, due to overlap of the metalic ion signals. The elimination of mineral fraction interference was a fundamental pre-requisit in the study of organic matter by EPR in organo-mineral aggregates. Some alternative procedures for this are presented.

Index terms: soil organic matter, semiquinone free radical,organo-mineral aggregates, silica, iron.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em maio de 1999

Aprovado em outubro de 1999

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