00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Dissertação
Título: Extração e caracterização de frações da matéria orgânica de solos de climas úmido e semiárido de Alagoas: contribuição na complexação dinâmica de Pb(II)
Título(s) alternativo(s): Extraction and characterization of organic matter fractions of soils from humid and semi-arid climates of Alagoas: contribution in the dynamic complexatin of Pb(II)
Autor(es): Tavares, Maria Célia
Primeiro Orientador: Botero, Wander Gustavo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Del Colle, Vinicius
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, Josué Carinhanha Caldas
metadata.dc.contributor.referee2: Leite, Jakson
Resumo: O solo representa um dos maiores reservatórios de carbono com importante participação na regulação do clima e ciclos biogeoquímicos. A caracterização de compostos de carbono presentes no solo permite avaliar sua vulnerabilidade às mudanças climáticas, manejo e processo de biodisponibilidade de contaminantes. A extração é um importante passo para estudos envolvendo a matéria orgânica do solo e deve minimizar alterações estruturais nos compostos de origem. O Pb(II) é um metal potencialmente tóxico e sua disponibilidade para o ambiente depende da interação com os ligantes naturais. No presente estudo, foi realizado extração e caracterização de frações da matéria orgânica de solos para posteriormente avaliar a influência dessas frações na complexação dinâmica de Pb(II). As amostras de solos foram coletadas em duas cidades de Arapiraca-AL e Maceió-AL, localizadas em regiões de clima semiárido e úmido, respectivamente e caracterizadas físico-quimicamente. O solo de clima semiárido apresentou 4,5 % de matéria orgânica e valor 10 para a razão C/N por ser um solo utilizado na agricultura, enquanto o solo de clima úmido, apresentou 11,5 % de matéria orgânica e 16 para a razão C/N devido as condições hidromórficas da matriz, sendo mais humificado. A extração das frações foi realizada com: i) soluções de NaOH ii) solução de NaNO3 e iii) chuva simulada. As frações foram caracterizadas por espectroscopia no UV-vis para obtenção dos parâmetros E4/E6, E2/E4 e E2/E3 e por fluorescência molecular para obtenção dos parâmetros de humificação A465 e A4/A1; e volumetria ácido-base que é indicativo dos teores de grupos carboxílicos e fenólicos. As extrações levaram a obtenção de 10 frações, sendo cinco para cada solo, denominadas substâncias húmicas, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, solução de solo e solução lixiviada do solo. Essas frações apresentaram diferentes valores de COT (entre 9,023 e 1177 mg L-1) e características distintas. A análise quimiométrica, utilizando o software MINITAB 14, possibilitou a observação da similaridade das frações e a formação de três grupos distintos com base nos parâmetros de caracterização. O grupo de ácidos húmicos (79,40% de similaridade), apresentando maior condensação aromática, tamanho molecular grau de humificação, teores de grupos carboxílicos e fenólicos. O grupo correspondente às soluções de solo, soluções lixiviadas e ácidos fúlvicos (62,24 % de similaridade) apresentaram menor condensação aromática, tamanho molecular, menor grau de humificação e teores de grupos carboxílicos e fenólicos. Esse grupo não apresentou similaridade com ácidos húmicos e 38,54% de similaridade com o grupo das substâncias húmicas que, por sua vez, apresentou características intermediárias, formando um grupo com 86,16 % de similaridade. A capacidade de complexação e as constantes condições para os complexos formados foram determinadas via AGNES em pH 5 e 6. Os resultados mostraram que as diferentes frações possuem afinidade pelo chumbo formando complexos estáveis, com capacidade de complexação entre 0,81-61,8 mg de Pb(II) g-1 de COT em pH 5 e 0,86-63,2 mg de Pb(II) g-1 de COT em pH 6. Os ácidos húmicos apresentaram maiores capacidade de complexação e constantes de estabilidade do que as substâncias húmicas e do que as demais frações. Em pH 6 as capacidades de complexação e as constantes condicionais foram maiores, como resultado de alterações conformacionais e da maior dissociação de grupos carboxílicos e menor competição do íon H+ e do metal pelos sítios de complexação. Dessa forma, pode-se inferir que o procedimento de extração influencia nas características do material orgânico extraído, devido à seletividade do extrator empregado, e na complexação de Pb(II), o que é importante do ponto de vista ambiental, pois possibilita a obtenção de parâmetros mais realísticos para a fração mais reativa da MOS e sua contribuição na biodisponibilidade de Pb(II) no ambiente, para avaliações de risco e modelagem molecular.
Abstract: Soil represents one of the largest carbon reservoirs with important participation in climate regulation and biogeochemical cycles. The characterization of carbon compounds present in the soil allows measuring their vulnerability to climatic changes, handling and bioavailability process of contaminants. Extraction is an important step for studies involving soil organic matter and should minimize structural changes of the parent compounds. Pb(II) is a potentially toxic metal and its availability to the environment depends on the interaction with natural organic ligands. In the present study, extraction and characterization of soil organic matter fractions were carried out to evaluate the influence of these fractions on the dynamic complexion of Pb(II). Soil samples were collected in two cities of the state of Alagoas (Arapiraca and Maceió), located in semi-arid and humid climates; both samples were physicalchemically characterized. The soil with a semi-arid climate had 4.5% organic matter and a value of 10 for the C/N ratio because it is a soil used in agriculture, while humid climate soil had 11.5% organic matter and 16 for the C / N ratio due to the hydromorphic conditions of the sample, being more humidified. The extraction of the fractions was performed with: i) NaOH ii) NaNO3 and iii) simulated rainfall. The characterization of the fractions was carried out by UV-vis spectroscopy to obtain E4/E6, E2/E4 and E2/E3 parameters and molecular fluorescence to obtain A465 and A4/A1 humification parameters; and acid-base titration which is indicative of the contents of carboxylic and phenolic groups. The extractions led to the obtaining of 10 fractions, being five for each soil, denominated humic substances, humic acids, fulvic acids, soil solution and solution leached from the soil. These fractions presented different Total Organic Carbon (TOC) values (between 9,023 and 1177 mg L-1) and different characteristics. The chemometric analysis, using the MINITAB 14, software made it possible to observe the similarity of the fractions and the formation of three distinct groups based on the parameters obtained in the characterization. The group of humic acids (79.40% of similarity), presenting higher aromatic condensation, molecular size, degree of humification, contents of carboxylic and phenolic groups. The group corresponding to soil solutions, leached solutions and fulvic acids (62.24% of similarity) presented lower aromatic condensation, molecular size, lower degree of humification and contents of carboxylic and phenolic groups. This group did not present similarity with humic acids and 38.54% of similarity with the group of humic substances, which presented intermediate characteristics, forming a group with 86.16% similarity. The complexing capacity and the constant conditions for the complexes formed were determined via AGNES and at pH 5 and 6. The results showed that the different fractions have Pb(II) affinity forming stable complexes, with complexing capacity between 0.81-61.8 mg of Pb (II) g-1 COT at pH 5 and 0.86-63.2 mg of Pb (II) g-1 COT at pH 6. Humic acids had higher complexing capacity and conditional constants than the humic substances and other fractions. At pH 6 complexation capabilities and conditional constants were higher as a result of conformational changes with increasing pH and of the greater dissociation of carboxyl groups and less competition of the H+ ion and the metal at the complexation sites. So, it can be supposed that the extraction procedure influences the characteristics of the extracted organic material, due to the selectivity of the extractor, and the interaction of this material with Pb (II), which is important from the environmental point of view, since it leads to obtaining of more realistic parameters for the most reactive fraction of Soil Organic Matter (SOM) and its contribution in the bioavailability of Pb(II) to the environment, for risk assessments and molecular modeling.
Palavras-chave: Solo
Matéria orgânica - Caracterização
Extração
Complexação dinâmica – Pb(II)
Soil
Organic matter - Characterization
Extraction
Dynamic complexio - Pb(II)
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: TAVARES, Maria Célia. Extração e caracterização de frações da matéria orgânica de solos de climas úmido e semiárido de Alagoas: contribuição na complexação dinâmica de Pb(II). 2017. 89 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2969
Data do documento: 27-fev-2018
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