ABSTRACT
La materia orgánica del suelo puede variar considerablemente en su estructura, composición y conformación, de acuerdo con el origen y la edad de los materiales que la constituyen. En la presente investigación se procedió a caracterizar, mediante el empleo de la espectroscopia infrarroja y la resonancia magnética nuclear en estado sólido, dos suelos inceptisoles (I01 y I02) y un histosol (H03) destinados al cultivo de cebolla larga, en el municipio de Aquitania-Boyacá, Colombia, a dos profundidades: 0 - 10 y 40 - 50 cm. Según los espectros infrarrojos, se detectó la presencia de grupos OH (debida posiblemente a fenoles, ácidos carboxílicos o alcoholes), grupos aromáticos y alifáticos. Los espectros de 13C-RMN en estado sólido con CPMAS evidenciaron el siguiente orden respecto a la cantidad de carbonos que conforman la materia orgánica del suelo: H03-0 =100 y H03 -40 = 88, I02-0 = 23 y I02-40 = 0, y finalmente I01-0 = 17 y I01-40 = 12, confirmándose la disminución de carbonos en la materia orgánica a través del perfil del suelo, y además se estableció que el carbón resonante en la región δ = 108-50 ppm de los espectros (N - y O-alquilos y acetales) dominó en toda la MOS obtenida; le siguió el carbón aromático (la cantidad de carbonos que conforman la materia orgánica del suelo: H03-0 =100 y H03 -40 = 88, I02-0 = 23 y I02-40 = 0, y finalmente I01-0 = 17 y I01-40 = 12, confirmándose la disminución de carbonos en la materia orgánica a través del perfil del suelo, y además se estableció que el carbón resonante en la región δ = 108-50 ppm de los espectros (N - y O-alquilos y acetales) dominó en toda la MOS obtenida; le siguió el carbón aromático (ó = 168-108 ppm) para los suelos I01-0 y H03-40, y el carbón alifático (δ = 0-50 ppm) para los suelos I01-40, I02-0 y H03-0. Finalmente, el carbón C = O (δ = 220-162 ppm) fue el menos dominante en la materia orgánica del suelo en todos los tres suelos caracterizados.
Generally, soil organic matters may differ in structure, composition and conformation according to their origin and age. In the present work structural composition of three soil organic matters, as determined by IR and solid-state CPMAS 13C-NMR spectroscopy of two Inceptisol soils (I01 and I02) and one Histosol soil (H03) from the Aquitania-Boyacâ town in Colombia are presented (in these soils farmers have grown large onion crops). Measurements were performed at two different depths 0 - 10 and 40 - 50 cm, respectively. According to the IR spectra the presence of OH-groups (from phenols, carboxylic acids and alcohols), aromatic and aliphatic groups were identified. The 13C NMR spectra revealed a decreasing amount of organic matter with increasing depth in the following relative order: H03-0 = 100 and H03-40 = 88, I02-0 = 23 and I02-40 = 0, and finally I01-0 = 17 and I01-40 = 12. The carbon peaks resonating in the ô = 108-50 ppm region of the spectra (N- and O-alkyls and acetals) dominated in almost all the extracted soils, with aromatic carbon peaks (δ = 168-108 ppm) showing the second most intense peaks for the samples I01-0 and H03-40. The aliphatic carbon (δ = 0-50 ppm) revealed the second most intense peaks in samples I01-40, I02-0 and H03-0. Finally, carbonyl carbon (δ = 220-162 ppm) contributed the smallest signal intensity in all the three soil samples.
A matéria orgânica do solo pode variar consideravelmente em sua estrutura, composição e conformação. Na presente pesquisa procedeu-se à caracterização mediante o emprego da espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear no estado solido dos solos inseptisoles (101 e 102) e um histosol (H03) destinados ao cultivo de cebola no município de Aquitania -Boyacá, Colômbia a duas profundidades diferentes 0 - 10 e 40 - 50 cm, respectivamente. Encontrou-se de acordo aos espectros de infravermelho a presença de grupos OH (devido possivelmente a fenóis, ácidos carboxílicos o álcool), grupos aromáticos e alifáticos. Os espectros de 13C-RMN em estado solido com CPMAS evidenciarão o seguinte ordem de acordo à quantidade de carbonos que conformam a matéria orgânica do solo: H03-0 = 100 e H03-40 = 88, I02-0 = 23 e I02-40 = 0, e finalmente I01-0 = 17 e I01-40 = 12, sugerindo que a quantidade total de carbonos na matéria orgânica decresce a través do perfil do solo e além de mais, estabeleceu-se que o carbono ressonante na região δ = 108-50 ppm dos espectros (N- y O-alquilos e acetales) dominó em tudo a MOS extraída, seguiu-se o carbono aromático (δ = 168-108 ppm) para os solos I01-0 e H03-40; e o carbono alifático (δ = 0-50 ppm) para os solos I01-40, I02-0 e H03-0, finalmente o carbono carbonilo (δ = 220-162 ppm) foi o menos dominante na matéria orgânica do solo em todos os três solos caracterizados.
ABSTRACT
Las sustancias húmicas del suelo constan de una mezcla heterogénea de compuestos, donde cada fracción (ácidos húmicos, ácidos fúlvicos y huminas) está constituida por moléculas de tamaños diferentes, y su estructura depende considerablemente de los materiales orgánicos presentes en el suelo, como de las diferentes condiciones ambientales. Este estudio, empleó técnicas de espectroscopía ultravioleta - visible (relación E4/E6), infrarroja con transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear 13C (RMN) para identificar la estructura química de una muestra de ácidos húmicos (AH) provenientes de un suelo agrícola del departamento del Cauca, y los cambios que dicha estructura presenta en diferentes medios de reacción como en anhídrido acético y alcohol absoluto. Los AH se obtuvieron a partir de la materia orgánica del suelo, mediante una separación granulométrica del suelo y una extracción sucesiva empleando tres soluciones básicas: tetraborato de sodio (0,05M), pirofosfato de sodio (0,05M) e hidróxido de sodio (0,1M), purificándolos a través de tratamientos ácidos HCl-HF 1%, centrifugación de alta velocidad y diálisis. La relación E4/E6 mostró cambios en el grado de condensación de los AH en los diferentes medios de reacción, corroborándose dichos cambios por el aparecimiento de nuevas bandas o disminución y aumento de otras en los espectros infrarrojos, y por los cambios apreciables en las bandas y distribución de la intensidad en las diferentes regiones de los espectros de resonancia magnética nuclear 13C . Esta investigación muestra cambios químicos y estructurales de los ácidos húmicos extraídos de un suelo agrícola, que concuerdan con diferentes investigaciones efectuadas en este campo.
Humic substances are a heterogeneous mixture of chemical compounds, where each fraction (humic acids, fulvic acids and humin) is constituted by different size molecules. Their structure depends on soil type and environmental conditions. In this study different spectroscopic techniques such as: ultraviolet-visible (ratio E4/E6), infrared Fourier transform (IFT) and solid - state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) have been used to identify the humic acids (HA) chemical structure, as well as the structural changes taking place in acetic anhydride and absolute ethanol. HA was extracted from organic matter of an Andisol soil in Cauca Department , Colombia , using three basic solutions: Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O (0,05M), Na 2 P 2 O 7 .10H 2 O (0,05M) and NaOH (0,1M). Humic acids were purified by acid treatment, HCl - HF 1%, high speed centrifugation and dialysis. The ratio E4/E6 revealed changes on humic acids condensation degree in different chemical environment. These changes were documented by the appearance of new bands and also as changes in relative signal intensity distribution of existing bands in the infrared spectra. Differences in relative intensity distribution of the solid state 13C MAS NMR resonance bands were noticed. The present work reveals chemical and structural changes of HA obtained from an agricultural soil, and this study is concordant respect to other studies made in this field.
As sustâncias fúmicas do solo constam de uma mistura heterogênea de compostos, onde cada um deles (ácidos fúmicos, ácidos fúlvicos e húminas) está constituído por moléculas de diferentes tamanhos, e a sua estrutura depende consideravelmente dos materiais orgânicos presentes no solo, assim como das diferentes condições ambientais. Para esta pesquisa utilizou-se técnicas de espectroscopia ultravioleta - visível (relação E4/E6), infravermelho com transformada de Fourier (ITF) e ressonância magnética nuclear (RMN) para identificar a estrutura química de uma mostra de ácidos fúmicos (AF) proveniente de um solo agrícola do Departamento do Cauca, e as mudanças que a estrutura apresenta nos diferentes meios de reação, anidrido acético e álcool absoluto, entre outros. Os ácidos fúmicos obtiveram-se a partir da matéria orgânica do solo, mediante separações granulométricas e extração sucessiva usando três soluções básicas: tetraborato de sódio (0,05M), pirofosfato de sódio (0,05M) e hidróxido de sódio (0,1M), purificando-os através de tratamentos ácidos HCI-HF 1%, centrifugação em alta velocidade e diálise. A relação m E4/E6 mostrou câmbios no grau de condensação dos AF nos diferentes meios de reação corroborando-se tais mudanças pelo aparecimento de novas bandas ou diminuição e aumento de outras nos espectros de infravermelho, e pelas mudanças apreciáveis nas sinais e distribuição da intensidade nas diferentes regiões dos espectros de ressonância magnética nuclear. Observaram-se mudanças químicas e estruturais dos ácidos fúmicos extraídos de um solo agrícola, que concordam com diferentes pesquisas realizadas neste tema.