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Avaliação de características de ácidos húmicos de resíduos de origem urbana: I. métodos espectroscópicos (UV-Vis, IV, RMN 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura

Evaluation of urban residue humic acid characteristics: I. spectroscopic methods (UV - Vis, IV, RMN, 13C-CP/MAS) and scanning electronic microscopy

Resumos

Foram caracterizados fisico-quimicamente ácidos húmicos, obtidos de composto de resíduos sólidos urbanos (AH-CRSU) e de lodo de estação de tratamento de esgoto (AH-LETE), ambos produzidos na cidade do Rio de Janeiro, por meio da análise da composição elementar, acidez total, de dados espectroscópicos (UV-Vis; IV, RMN de 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise das características estruturais revelou diferenças entre os AHs estudados. A presença de sistemas aromáticos foi observada por meio da espectroscopia de UV-Vis, indicando sistemas mais substituídos nos AH-LETE. A espectroscopia na região do infravermelho (IV) mostrou a presença de estruturas alifáticas nos AHs e maior complexidade nos sinais de absorção devida a polissacarídeos nos AH-CRSU. Além disso, foram observados grupos OH, COOH, COO-, CO2NH2, e confirmada a presença de sistemas aromáticos. Com a análise de RMN de 13C-CP/MAS, foi possível verificar as diferenças quantitativas nos diferentes tipos de carbono. Os AH-LETE apresentaram maior quantidade de grupos aromáticos e de COOH. A análise de RMN de 13C-CP/MAS também mostrou presença de polissacarídeos, N em aminoácidos e grupamentos OCH3. O conjunto de propriedades avaliadas permitiu indicar que a fração ácidos húmicos dos resíduos é "do tipo" ou "análoga" aos ácidos húmicos de origem pedogênica.

substâncias húmicas; composto de resíduo sólido urbano; lodo da estação de tratamento de esgoto; ultravioleta-visível; infravermelho; RMN 13C -CP/MAS


Physico-chemical characteristics of humic acids obtained from urban waste (AH-CRSU) and sewage (AH-LETE) produced in the city of Rio de Janeiro, were determined through elemental analysis, total acidity, spectroscopic methods and electron scanning microscopy. The analysis of structural traits revealed some differences between the humic acids investigated. The presence of aromatic moieties was confirmed with UV-Vis spectroscopy, with more substituted systems present in the AH-LETE. IR spectroscopy showed aliphatic groups in the AH and as more complex signals due the presence of polysaccharides in AH-CRSU. Furthermore, the presence of COOH, COO-, CO2NH2, OH, was observed apart from aromatic systems. The CP/MAS 13C NMR analysis allowed to observed a higher amount of aromatic and COOH groups. showed the presence of polysaccharides, aminoacid N and OCH3 groups. The results allow to define the humic acids from urban source as of the type or like those of pedogenic origin.

Humic substances; compost of municipal wastes; sewage sludge; ultraviolet-visible; infrared; CP-MAS 13C NMR


SEÇÃO III - BIOLOGIA DO SOLO

Avaliação de características de ácidos húmicos de resíduos de origem urbana: I. métodos espectroscópicos (UV-Vis, IV, RMN 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura(1 (1 ) Parte da Tese de Doutorado em Ciência do Solo do primeiro autor, apresentada à Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro em março de 1999. )

Evaluation of urban residue humic acid characteristics: I. spectroscopic methods (UV - Vis, IV, RMN, 13C-CP/MAS) and scanning electronic microscopy

L. P. CanellasI; G. A. SantosII; A. A. MoraesIII; V. M. RumjanekIII; F. L. OlivaresIV

IEngenheiro-Agrônomo. Departamento de Solos. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. CEP 23851-970 Seropédica (RJ)

IIProfessor do Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Bolsista do CNPq

IIIProfessor do Departamento de Química da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. CEP 23851-970 Seropédica (RJ)

IVProfessor da Universidade Estadual do Norte Fluminense- CBB/LBCT Av. Alberto Lamego, 2000, CEP 28015-620 Campos (RJ)

RESUMO

Foram caracterizados fisico-quimicamente ácidos húmicos, obtidos de composto de resíduos sólidos urbanos (AH-CRSU) e de lodo de estação de tratamento de esgoto (AH-LETE), ambos produzidos na cidade do Rio de Janeiro, por meio da análise da composição elementar, acidez total, de dados espectroscópicos (UV-Vis; IV, RMN de 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise das características estruturais revelou diferenças entre os AHs estudados. A presença de sistemas aromáticos foi observada por meio da espectroscopia de UV-Vis, indicando sistemas mais substituídos nos AH-LETE. A espectroscopia na região do infravermelho (IV) mostrou a presença de estruturas alifáticas nos AHs e maior complexidade nos sinais de absorção devida a polissacarídeos nos AH-CRSU. Além disso, foram observados grupos OH, COOH, COO-, CO2NH2, e confirmada a presença de sistemas aromáticos. Com a análise de RMN de 13C-CP/MAS, foi possível verificar as diferenças quantitativas nos diferentes tipos de carbono. Os AH-LETE apresentaram maior quantidade de grupos aromáticos e de COOH. A análise de RMN de 13C-CP/MAS também mostrou presença de polissacarídeos, N em aminoácidos e grupamentos OCH3. O conjunto de propriedades avaliadas permitiu indicar que a fração ácidos húmicos dos resíduos é "do tipo" ou "análoga" aos ácidos húmicos de origem pedogênica.

Termos de indexação: substâncias húmicas, composto de resíduo sólido urbano, lodo da estação de tratamento de esgoto, ultravioleta-visível, infravermelho, RMN 13C -CP/MAS

SUMMARY

Physico-chemical characteristics of humic acids obtained from urban waste (AH-CRSU) and sewage (AH-LETE) produced in the city of Rio de Janeiro, were determined through elemental analysis, total acidity, spectroscopic methods and electron scanning microscopy. The analysis of structural traits revealed some differences between the humic acids investigated. The presence of aromatic moieties was confirmed with UV-Vis spectroscopy, with more substituted systems present in the AH-LETE. IR spectroscopy showed aliphatic groups in the AH and as more complex signals due the presence of polysaccharides in AH-CRSU. Furthermore, the presence of COOH, COO-, CO2NH2, OH, was observed apart from aromatic systems. The CP/MAS 13C NMR analysis allowed to observed a higher amount of aromatic and COOH groups. showed the presence of polysaccharides, aminoacid N and OCH3 groups. The results allow to define the humic acids from urban source as of the type or like those of pedogenic origin.

Index terms: Humic substances, compost of municipal wastes, sewage sludge, ultraviolet-visible, infrared, CP-MAS 13C NMR.

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AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem aos professores Raimundo Braz-Filho e Ary Carlos Xavier Velloso da Universidade Estadual do Norte Fluminense, pela revisão do texto, e aos consultores da R. Bras. Ci.Solo, pelas sugestões apresentadas.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em junho de 1999

Aprovado em janeiro de 2000

  • BAYER, C. & MIELNICZUK, J. Dinâmica e função da matéria orgânica. In: SANTOS, G.A. & CAMARGO, F.A.O., eds. Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre, Genesis, 1999. p.9-28.
  • BELLAMY, L.J. The infrared spectra of complex molecules. London, Chapman and Hall, 1975. v.1.
  • BOYD, S.A. & SOMMERS, L.E. Humic and fulvic fractions from sewage sludges and sludge-amended soils. In: MacCARTHY, P.; CLAPP, C.E.; MALCOLM, R.L. & BLOOM, P.R. Humic substances in soil ans crop sciences: selected readings. Madison: American Society of Agronomy, Soil Science Society of America, Madison, 1990. p.203-220.
  • BOYD, S.A.; SOMMERS, L.E. & NELSON, D.W. Infrared spectra of sewage sludge fraction: evidence for an amide metal binding site. Soil Sci. Soc. Am. J., 43:893-898, 1979.
  • BRAVARD, S. & RIGHI, D. Characterization of fulvic and humic acids from an oxisol-spodosol toposequence of amazonia, Brazil. Geoderma, 48:151-162, 1991.
  • BREITMAIER, E. & VOELTER, W. Carbon-13 NMR Spectroscopy. High-resolution methods and aplications in organic chemistry and biochemistry. Weinheim, VCH, 1987. 515p.
  • CANELLAS, L.P. Avaliação de características físico-químicas de ácidos húmicos. Seropédica, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 1999. 164p. (Tese de Doutorado)
  • CANELLAS, L.P.; MORAES, A.A.; RUMJANEK, V.M.; AMARAL SOBRINHO, N.M. & SANTOS, G.A. Adsorção de Cu2+ e Cd2+ em ácidos húmicos extraídos de resíduos orgânicos de origem urbana. Ci. Rural, 29:21-26, 1999.
  • CANELLAS, L.P.; BERNER, P.G.; SILVA, S.G.; BARROS E SILVA, M. & SANTOS, G.A. Frações da matéria orgânica em seis solos de uma toposseqüência no Estado do Rio de Janeiro. Pesq. Agropec. Bras., 35:133-143, 2000.
  • CERETTA, C.A. Fracionamento de N orgânico, substâncias húmicas e caracterização de ácidos húmicos de solo em sistemas de cultura sob plantio direto. Porto Alegre, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1995. 150p. (Tese de Doutorado)
  • CELI, L.; SCHNITZER, M. & NÈGRE, M. Analysis of carboxyl groups in soil humic acids by a wet chemical method, Fourier-Transform infrared spectrophotometry, and solution-state carbon - 13 nuclear magnetic resonance. A comparative study. Soil Sci.,162: 189-197, 1997.
  • CIAVATTA, C., GOVI, M., PASOTTI, L. & SEQUI, V. Changes in organic matter during stabilisation of compost from municipal solid wastes. Bioresour. Technol., 43:141-145, 1993.
  • DICK, D.P.; DICK, Y.P.; DA SILVA, L.F.; ESSIG, C. & ZORTEC, R.B. Caracterização de produtos de decomposição de lodos orgânicos em diferentes tempos de meio de digestão. R. Bras. Ci. Solo, 21:1-8, 1997.
  • GARCÈS, G.P. Características actuales del humus en los principales tipos de suelos de Cuba. Nitra, Universidad de Agricultura de Nitra, 1987. 200p. (Tese de Doutorado)
  • GARCÍA, C.; HERNANDEZ, J. & COSTA, F. Comparison of humic acids derived from city refuse with more developed humic acids. Soil Sci. Plant Nutr., 38: 339-346, 1991.
  • GERASIMOWICZ, W.V. & BYLER, D.M. Carbon 13 CPMAS NMR and FTIR spectroscopic studies of humic acids. Soil Sci., 139:270-278, 1985.
  • GERASIMOWICZ, W.V.; BYLER, D.M. & PIOTROWSKY, E.G. Infrared spectroscopic characterization of sludges extracts: comparison of several mild extraction procedures. Soil Sci., 136:237-249, 1983.
  • HAYES, M.H.B.; MacCARTHY, P.; MALCOLM, R. & SWIFT, R.S. The search for structure: Setting the scene. In: HAYES, M.H.B.; MacCARTHY, P.; MALCOLM, R. & SWIFT, R.S., eds. Humic substances II: In search of structure. New York, John Wiley & Sons, 1989. p.3-30.
  • HERNÁNDEZ, M.T.; MORENO, J.I.; COSTA, F.; GONZÁLEZ-VILA, F.J. & FRÜND, R. Structural features of humic acidlike substances from sewage sludges. Soil Sci.,149:63-68, 1990.
  • INBAR, Y.; CHEN, Y. & HADAR, Y. Humic substances formed during composting of organic matter. Soil Sci. Am. J., 54:1316-1323, 1990.
  • KONONOVA, M.M. Materia orgánica del suelo: su naturaleza, propiedades y métodos de investigación. Barcelona: Oikos-Tau, 1982. 364p.
  • KUMADA, K. Chemistry of soil organic matter. Tokyo, Japan Scientific Societies Press, 1987. 241p.
  • LABRADOR, J. La materia orgánica en los agrosistemas. Madrid, Ministerio da Agricultura, Pesca y Alimentación, 1996. 174p.
  • LANDGRAF, M.D. & REZENDE, M.O.O. Physicochemical characterization of humic acids extracted from vermicomposting obtained by animal manure. Ci. Cult., 49:117-120, 1997.
  • MATHIEU, N.; POWLSON, D.S. & RANDALL, W. Statistical analysis of published carbon-13 CPMAS NMR spectra of soil organic matter. Soil Sci. Soc. Am. J., 63:307-319, 1999.
  • MAZUR, N. Níquel, chumbo, zinco e cobre em solos que receberam composto de resíduos sólidos urbanos. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 1997. 128p. (Tese de Doutorado)
  • OADES, J.M. Soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management. Plant Soil, 76:319-337, 1984.
  • OLIVEIRA, C. Avaliação do potencial de contaminação de dois solos agrícolas com lodo de esgoto enriquecido com cádmio, chumbo e zinco. Seropédica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1998. 186p. (Tese de Doutorado)
  • PRESTON, C.M. Applications of NMR to soil organic matter analysis: history and prospects. Soil Sci., 161:144-166, 1996.
  • SANTOS, G.A. Contribution a l'étude des interactions matière organique et phosphore dans un sol ferralitique. Nancy, L'Institute National Polytechnique de Lorraine, 1984. 147p. (Tese de Doutorado)
  • SCHNITZER, M. & GUPTA, U.C. Determination of acidity in soil organic matter. Soil Sci. Soc. Proc., 27:274-277, 1965.
  • SCHNITZER, M. & PRESTON, C. Analysis of humic acids by solution and solid-state carbon-13 nuclear magnetic resonance. Soil Sci. Am. J., 50:3226-331, 1986.
  • SILVA, W.T.L.; VIEIRA, E.M.; CRUZES, V.H. & REZENDE, M.O.O. Comportamento do ácido húmico frente à radiação gama. Química Nova, 18:541-543, 1995.
  • SILVERSTEIN, R.M.; BASSLER, G.C. & MORRIL, T.C. Identificação espectrométrica de compostos orgânicos. Rio de Janeiro, Guanabara-Koogan, 1994. 387p.
  • SIQUEIRA, C.; LEAL, J.R.; VELLOSO, A.C.X.; SANTOS, G.A. Eletroquímica de solos tropicais de carga variável: II. Quantificação do efeito da matéria orgânica sobre o ponto de carga zero. R. Bras. Ci. Solo, 14:13-17, 1990.
  • STEVENSON, J.F. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. 2.ed. New York, John Wiley, 1994. 443p.
  • (1
    ) Parte da Tese de Doutorado em Ciência do Solo do primeiro autor, apresentada à Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro em março de 1999.
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      06 Out 2014
    • Data do Fascículo
      Dez 2000

    Histórico

    • Aceito
      Jan 2000
    • Recebido
      Jun 1999
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