Mineralization of the recalcitrant oxalic and oxamic acids by electrochemical advanced oxidation processes using a boron-doped diamond anode

Oxalic and oxamic acids are the ultimate and more persistent by-products of the degradation of N-aromatics by electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs). In this paper, the kinetics and oxidative paths of these acids have been studied for several EAOPs using a boron-doped diamond (BDD) anode and a stainless steel or an air-diffusion cathode. Anodic oxidation (AO-BDD) in the presence of Fe2+ (AO-BDD-Fe2+) and under UVA irradiation (AO-BDD-Fe2+-UVA), along with electro-Fenton (EF-BDD), was tested. The oxidation of both acids and their iron complexes on BDD was clarified by cyclic voltammetry. AO-BDD allowed the overall mineralization of oxalic acid, but oxamic acid was removed much more slowly. Each acid underwent a similar decay in AO-BDD-Fe2+ and EFBDD, as expected if its iron complexes were not attacked by hydroxyl radicals in the bulk. The faster and total mineralization of both acids was achieved in AO-BDD-Fe2+-UVA due to the high photoactivity of their Fe(III) complexes that were continuously regenerated by oxidation of their Fe(II) complexes. Oxamic acid always released a larger proportion of NH4 + than NO3- ion, as well as volatile NOx species. Both acids were independently oxidized at the anode in AO-BDD, but in AO-BDD-Fe2+-UVA oxamic acid was more slowlydegraded as its content decreased, without significant effect on oxalic acid decay. The increase in current density enhanced the oxidation power of the latter method, with loss of efficiency. High Fe2+ contents inhibited the oxidation of Fe(II) complexes by the competitive oxidation of Fe2+ to Fe3+. Low current densities and Fe2+ contents are preferable to remove more efficiently these acids by the most potent AO-BDD-Fe2+-UVA method.

Characterization of surface functional groups present on laboratory-generated and ambient aerosol particles by means of heterogeneous titration reactions

A Knudsen flow reactor has been used to quantify surface functional groups on aerosols collected in the field. This technique is based on a heterogeneous titration reaction between a probe gas and a specific functional group on the particle surface. In the first part of this work, the reactivity of different probe gases on laboratory-generated aerosols (limonene SOA, Pb(NO3)2, Cd(NO3)2) and diesel reference soot (SRM 2975) has been studied. Five probe gases have been selected for the quantitative determination of important functional groups: N(CH3)3 (for the titration of acidic sites), NH2OH (for carbonyl functions), CF3COOH and HCl (for basic sites of different strength), and O3 (for oxidizable groups). The second part describes a field campaign that has been undertaken in several bus depots in Switzerland, where ambient fine and ultrafine particles were collected on suitable filters and quantitatively investigated using the Knudsen flow reactor. Results point to important differences in the surface reactivity of ambient particles, depending on the sampling site and season. The particle surface appears to be multi-functional, with the simultaneous presence of antagonistic functional groups which do not undergo internal chemical reactions, such as acid-base neutralization. Results also indicate that the surface of ambient particles was characterized by a high density of carbonyl functions (reactivity towards NH2OH probe in the range 0.26-6 formal molecular monolayers) and a low density of acidic sites (reactivity towards N(CH3)3 probe in the range 0.01-0.20 formal molecular monolayer). Kinetic parameters point to fast redox reactions (uptake coefficient ?0>10-3 for O3 probe) and slow acid-base reactions (?0<10-4 for N(CH3)3 probe) on the particle surface. [Authors]

Chemical composition of the small coastal lagoons of the Mediterranean Spanish littoral

About sixty small water bodies (coastal lagoons, marshes, salt pans, channels, springs, etc.) of the Spanish Mediterranean coast were sampled seasonally for one year (1979-1980), in order to study different aspects of their chemical composition. The concentrations of major ions (alkalinity, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+, and K+), nutrients (N.NO-3, N.NO2-, TRP and Si), oxygen and pH were determined for this purpose. The salt concentrations measured range between 0.4 and 361.3 g l-1. The samples have been divided into four classes of salinity (in g l-1): Cl, S < 5; C2, 5 40. Within these classes, the pattern of ionic dominance recorded is remarkably constant and similar to that found in most coastal lagoons (Cl- > So42- > Alk., for the anions, and Na+ > Mg2+ > Ca2+ > K+, for the cations), although other models occur especially in the first class. The dominance of Na+ and Cl-, as well as the molar ratios Mg2+/Ca2+ and Cl- / SO42- ,clearly increase from class Cl to class C4. The hyperhaline waters include different subtypes of the major brine type"c",, of EUGSTER & HARDIE (1978), the Na+ - (Mg2+) - Cl- - (SO42-) being the most frequent. Nutrient concentrations fall within a wide range (N.NO3 from 0.1 to 1100 mg-at 1-1; PRT from 0.01 to 23.56 mg-at l-1 and Si from 1.0 to 502.0 mg-at l-1). The oxygen values are very variable too, ranging between 0 and 14.4 ml l-1. Four different patterns of nutrient distribution have been distinguished based on the mean concentrations of N.NO3-, and TRP (mean values in mg-at l-1): A, N.NO3- < 10, TRP > l ; B, N.NO3- > 100, TRP < 1; C, 10 < N.NO3- < 100, TRP < 1; C, D, N.NO3- < 10, TRP < 1. As a rule, lagoons of low salinity (C1 and C2 classes) display the nutrient pattern C, and lagoons of high salinity (C3 and C4) show the nutrient pattern D. Model A only appears in waters of very low salinity, whereas model B does not seem to be related to salinity.

Resposta do tomateiro à fertirrigação potássica e cobertura plástica do solo

O objetivo do presente estudo foi determinar os efeitos da fertirrigação potássica e da cobertura do solo em película de plástico preto, na cultura do tomate. O experimento foi realizado na Universidade Federal de Viçosa, em solo Podzólico Vermelho-Amarelo câmbico. Os tratamentos, em cinco repetições, no delineamento em blocos casualizados, corresponderam a: (A) aplicação manual de 40% da dose recomendada de K no sulco de transplante e 60% aplicados manualmente, em cobertura; (B) aplicação manual de 40% da dose de K no sulco de transplante, e 60% aplicados por fertirrigação; (C) procedimento idêntico ao anterior, porém com o solo coberto por plástico preto; (D) aplicação de 100% da dose de K por fertirrigação e (E) procedimento idêntico ao anterior, porém com o solo coberto por plástico preto. Os tratamentos B, C, D e E foram irrigados por gotejamento. Maiores produções de tomates foram obtidas com a aplicação do K por fertirrigação do que com a aplicação manual. Estas produções, entretanto, não foram influenciadas pela aplicação total ou parcial de K por fertirrigação, nem pela presença de cobertura plástica do solo. Os teores de N-NO3-, N-orgânico, K, Ca e Mg no pecíolo do tomateiro não foram influenciados pelos tratamentos.

Plant architecture of Paspalum vaginatum schwartz modified by nitrate and ammonium nutrition

Paspalum vaginatum Schwartz plants were grown under greenhouse conditions in a continuous-flow hydroponic culture, containing NO3- or NH4+or NH4NO3 as nitrogen source. After 30 days, the size of aerial biomass and root system decreased significantly when plants were supplied with NH4+as exclusive nitrogen source. Compared to NO3- treatment, reducing and non-reducing sugars were decreasing together with a significant increase in amino acids content. NH4+-nutrition caused tillers to grow toward an orthogravitropic position (average angle of 68° with respect to the horizontal), and with NO3--nutrition, tillers tended to become diagravitropic (average angle of 23°). With NH4NO3 all the parameters measured had values in between those of the other two sources. Thus, the morphologic differences among plants growing in NO3- or NH4+ nutrition confirm the hypothesis that nitrogen source determines the growth habit of tillers in P. vaginatum by modulating the endogenous levels of reducing-non-reducing sugars.

Mineralização de nitrogênio e enxofre em solos brasileiros sob influência da calagem e fósforo

O presente estudo, desenvolvido em laboratório no período de outubro de 1995 a janeiro de 1996, objetivou avaliar a influência da calagem e fósforo (P) sobre a mineralização de nitrogênio (N) e enxofre (S) em sete solos, com ampla variabilidade nas características químicas e físicas. Os solos (200 g), numa etapa anterior à aplicação de P (KH2PO4 p.a.), foram pré-incubados por sete dias com CaCO3p.a.Aseguir,foramincubadosnovamente,pormais70dias.OsteoresdeN (NO3- + NH4+) e S (SO4(2-)) mineralizados em condições aeróbias foram avaliados a cada catorze dias, e notou-se neles uma dinâmica diferenciada, com o N mineral apresentando maior variação do que o sulfato. As quantidades de N mineralizado não se mostraram dependentes da acidez do solo, porém notou-se uma aceleração na mineralização do N com a calagem do Glei Húmico e do Latossolo Vermelho-Amarelo coletado no Rio de Janeiro. Ao contrário, a mineralização de S no Glei Pouco Húmico e no Latossolo Vermelho-Amarelo coletado no Rio de Janeiro foi influenciada pela correção da acidez do solo, que promoveu maior disponibilidade de sulfato nesses solos. Os teores de N e S mineralizados não foram influenciados pelos níveis de P disponível. A maior prevalência de nitrato e sulfato em alguns dos solos calcariados implica maior cuidado no estabelecimento da época de aplicação de corretivo.

Efeito da força iônica da solução de equilíbrio sobre a adsorção/dessorção de chumbo em Latossolos brasileiros

A adsorção/dessorção de metais pelos solos é afetada por vários fatores, dentre os quais, a concentração salina da solução do solo. Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito da variação da força iônica da solução de equilíbrio (I) sobre a adsorção/dessorção de Pb por Latossolos brasileiros. Amostras do horizonte A foram colocadas para reagir com Pb(NO3)2 0,15 mmol L-1 em Ca(NO3)2 5 e 50 mmol L-1 (pH 5,5; I = 15 e 150 mmol L-1; relação solo:solução 1:100), durante 72 horas. Em seguida, as amostras foram colocadas para dessorver em Ca(NO3)2 5 mmol L-1. Dos 17 Latossolos, apenas seis apresentaram diferenças significativas entre as quantidades adsorvidas nos dois valores de I. As correlações significativas obtidas entre as quantidades adsorvidas e alguns atributos dos solos (SiO2 e Fe2O3 do ataque sulfúrico, Fe d e Fe o, caulinita, hematita, CTC e superfície específica) foram as mesmas para os dois valores de I. A variação de I durante a adsorção teve pouco efeito sobre a dessorção de chumbo. A não-variação da quantidade adsorvida com a mudança de I indica que o Pb é adsorvido, na maioria dos Latossolos, como complexo de esfera interna. Conclui-se que, dentro destas condições experimentais, o Pb não fez parte do complexo de troca da maioria dos solos estudados.

Critical values of nitrogen indices in tomato plants grown in soil and nutrient solution determined by different statistical procedures

The objective of this study was to establish critical values of the N indices, namely soil-plant analysis development (SPAD), petiole sap N-NO3 and organic N in the tomato leaf adjacent to the first cluster (LAC), under soil and nutrient solution conditions, determined by different statistical approaches. Two experiments were conducted in randomized complete block design with four repli-cations. Tomato plants were grown in soil, in 3 L pot, with five N rates (0, 100, 200, 400 and 800 mg kg-1) and in solution at N rates of 0, 4, 8, 12 and 16 mmol L-1. Experiments in nutrient solution and soil were finished at thirty seven and forty two days after transplanting, respectively. At those times, SPAD index and petiole sap N-NO3 were evaluated in the LAC. Then, plants were harvested, separated in leaves and stem, dried at 70ºC, ground and weighted. The organic N was determined in LAC dry matter. Three statistical procedures were used to calculate critical N values. There were accentuated discrepancies for critical values of N indices obtained with plants grown in soil and nutrient solution as well as for different statistical procedures. Critical values of nitrogen indices at all situations are presented.

Efeito da força iônica da solução de equilíbrio na adsorção de cádmio em Latossolos brasileiros

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da força iônica na adsorção de Cd em amostras de 17 Latossolos (horizonte A) de diversas regiões geográficas do Brasil. A reação dos solos com 0,167 mmol L-1 de Cd(NO3)2 foi avaliada por 72 horas em soluções de Ca(NO3)2 a 5, 50 e 150 mmol L-1 (pH 6,5; relação solo:solução 1:100) com forças iônicas de 15, 150 e 450 mmol L-1, respectivamente. A adsorção de Cd decresceu com o aumento da força iônica em todos os solos, com valores médios adsorvidos iguais a 12,17, 6,92 e 5,70 mmol kg-1 para as forças iônicas de 15, 150 e 450 mmol L-1, respectivamente. Na menor força iônica, a fração de Cd adsorvida foi positivamente correlacionada com argila, matéria orgânica, área superficial específica, caulinita, hematita e Fe2O3 extraído pelo ataque sulfúrico, ditionito-citrato-bicarbonato de sódio e pelo oxalato ácido de amônio, além do Al2O3 do ataque sulfúrico. Para a força iônica de 150 mmol L-1, não houve correlação entre a fração de Cd adsorvida e os atributos dos solos, enquanto em 450 mmol L-1 houve correlação com a matéria orgânica e área superficial específica. O Cd não é retido por sítios de adsorção específica, sendo potencialmente biodisponível nesses Latossolos.

Effects of fire on soil nitrogen dynamics and microbial biomass in savannas of Central Brazil

The objective of this work was to study the effects of fire on net N mineralization and soil microbial biomass in burned and unburned cerrado stricto sensu sites. The study was carried out from April 1998 to April 2000. The pH values were significantly higher in the burned site while soil moisture content was significantly higher in the unburned site (P<0.05). The soil C/N ratio was 22/1 and the available NO3-N ranged between 1.5 and 2.8 mg kg-¹ dry weight. However, the NH4-N concentration ranged between 3 and 34 mg kg-1 dry weight in the burned site and between 3 and 22 mg kg-1 dry weight in the unburned site. The NH4-N increased after fire, but no significant changes were observed for NO3-N (P<0.05). The NO3-N accumulation occurred in short periods during the rainy season. The rates of net N mineralization increased during the rainy season while reductions in soil microbial biomass were observed at both sites. This suggested that the peak in microbial activities occurred with the first rain events, with an initial net immobilization followed by net mineralization. Both sites presented the same pattern for mineralization/immobilization, however, the amount of inorganic-N cycled annually in unburned site was 14.7 kg ha-1 per year while the burned site presented only 3.8 kg ha-¹ of inorganic-N, one year after the burning.

Deficiências de macronutrientes no estado nutricional da mamoneira cultivar Iris

Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da deficiência dos macronutrientes no crescimento e estado nutricional da mamoneira (Ricinus communis L.) e a obtenção do quadro sintomatológico das deficiências de N, P, K, Ca, Mg e S. Cultivou-se Ricinus communis L. cultivar Iris em solução nutritiva, tendo como tratamentos soluções completa e deficientes em N, P, K, Ca, Mg e S. Foram determinadas a concentração indireta de clorofila, a atividade da redutase do nitrato, os teores solúveis de N (NO3-), P (H2PO4-) e K+ e realizados testes rápidos para N, P e K. As deficiências de N, Ca, S e Mg foram as que mais restringiram a produção de massa de matéria seca, na ordem decrescente: N>Ca>S>Mg>K>P. Os maiores acúmulos de macronutrientes, no tratamento completo, foram observados nas raízes e no limbo das folhas inferiores. As concentrações críticas para N e Ca, ambas no limbo das folhas superiores e, Mg, no pecíolo das inferiores foram, respectivamente, 46,7, 13,8 e 6,5 g kg-1. As deficiências influenciaram as leituras do clorofilômetro. A atividade da redutase do nitrato guardou relação direta com a determinação da clorofila. Os teores de N (NO3-), P (H2PO4-) e K+ foram menores nas folhas deficientes em N, P e K, respectivamente, o mesmo acontecendo quando avaliadas pela análise de toque.

Capacidade de cultivares de arroz de modificar o pH de soluções nutritivas na presença de alumínio

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do alumínio sobre a capacidade das cultivares de arroz Fernandes (tolerante) e Maravilha (sensível) de modificar o pH de soluções nutritivas com diferentes proporções de NO3-/NH4+ . Após exposição das plantas ao Al (0 mM e 1,5 mM), durante 15 dias, foram determinados: quantidade de prótons exsudados, alongamento, produção de matéria seca e teor de Al nas raízes e folhas. O alongamento e produção de matéria seca, de raízes e folhas, se reduziram em presença de Al, independentemente da proporção NO3-/NH4+ , e essas reduções se intensificaram com o aumento na concentração de NH4+. Os teores de Al aumentaram nas raízes e folhas, com aumento na concentração de NH4+ na solução nutritiva. Houve forte alcalinização da solução nutritiva com nitrogênio exclusivamente na forma de NO3-, que se reduziu em presença de Al. Em soluções nutritivas com NH4+, ao contrário, observou-se acidificação, que se intensificou com aumento na concentração de NH4+. A cultivar tolerante sempre consumiu mais prótons da solução nutritiva com N exclusivamente na forma de NO3-, e menos prótons daquela que continha NH4+, independentemente da proporção NO3-/NH4+ . Essa cultivar foi, portanto, capaz de ajustar seu balanço de prótons e modificou o pH para valores que favoreciam menor absorção e maior tolerância ao alumínio.

Soluções nutritivas para cultivo e produção de frutanos em plantas de Vernonia herbacea

O crescimento limitado de rizóforos de Vernonia herbacea (Asteraceae) em solução de Hoagland levou à necessidade de estabelecer uma solução nutritiva para o cultivo dessa planta, visando ao incremento da biomassa de seus rizóforos ricos em frutanos. Essa solução (denominada Vernonia), constituída de Ca(NO3)2.4H2O 2,5 mmol L-1, KNO3 2,3 mmol L-1 , KH2PO4 0,52 mmol L-1, Mg(NO3)2.6H2O 1,7 mmol L-1 e Na2SO4 1,3 mmol L-1, foi comparada com a de Hoagland nas forças iônicas de 50%, 100% e 200%. Foram realizadas duas avaliações para análise de crescimento e conteúdo de frutanos. As plantas não sobreviveram até os dois meses na solução de Hoagland 200%. A solução Vernonia diluída duas vezes (50%) foi a mais eficiente para o incremento de massa seca dos rizóforos e produção de frutanos por planta. Maior crescimento da parte aérea foi verificado nas soluções de Hoagland e Vernonia 100%. Em comparação com a solução de Hoagland, a solução Vernonia é mais pobre em macronutrientes, confirmando a hipótese de que plantas adaptadas a solos oligotróficos são menos exigentes em nutrientes minerais.

Disponibilidade de nutrientes no solo, qualidade de grãos e produtividade da soja em solo adubado com lodo de esgoto

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito direto e residual da adubação com lodo de esgoto, como fonte de P, na produtividade da soja, na qualidade dos grãos para consumo humano e no potencial de lixiviação do nitrato. O experimento foi realizado no campo e constituiu-se dos seguintes tratamentos: ausência de adubação química e de lodo; adubação química completa; soja com inoculação mais dose zero de lodo; soja com inoculação mais 1,5 t ha-1 de lodo; soja com inoculação mais 3 t ha-1 de lodo; soja com inoculação mais 6 t ha-1 de lodo; e soja com inoculação mais adubação química, exceto a nitrogenada. As maiores produtividades de soja, tanto no primeiro como no segundo ano agrícola, foram obtidas nas duas maiores doses de lodo. Os teores de vários elementos nos grãos de soja, nos tratamentos com lodo, não diferiram, significativamente, daqueles obtidos nos tratamentos testemunha ou com adubação mineral. Perdas de NO3- para o ambiente podem ocorrer, principalmente no período inicial do ciclo da cultura.

Lixiviação de nitrato em Latossolo cultivado com milho após aplicações sucessivas de lodo de esgoto

O objetivo deste trabalho foi avaliar a lixiviação de nitrato causada por aplicação de lodo de esgoto e adubo mineral, em Latossolo cultivado com milho. As doses de N da adubação mineral (AM), em cinco cultivos, foram: 51, 90, 100, 90 e 100 kg ha-1. Nos tratamentos com lodo (L0N, L1N, L2N, L4N e L8N), as doses de N disponível corresponderam a zero, uma, duas, quatro e oito vezes às de AM. Ocorreu lixiviação em todos os tratamentos, na seguinte ordem de intensidade: AM