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

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.

Caracterização de adubos orgânicos por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica

O aumento do interesse na produção dos alimentos denominados orgânicos fez crescer a demanda por insumos com características adequadas para atender a esse sistema de produção. Contudo, a qualidade dos denominados adubos orgânicos disponíveis para comercialização é, em alguns casos, questionável devido à falta de uma metodologia de análise que avalie o produto. Neste trabalho é apresentada uma proposta de metodologia baseada na avaliação do grau de humificação inferido por meio da quantificação dos radicais livres orgânicos (RLO), presentes na matéria orgânica, e que podem ser detectados por meio da espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE). Foram utilizadas nove amostras de adubos orgânicos de diferentes procedências e, como possíveis fontes de adulteração, dois solos e carvão vegetal. Os resultados mostraram significativa variação na concentração de RLO entre os diferentes adubos orgânicos analisados (de 0,10 × 10(18) spins g-1 a 1,84 × 10(18) spins g-1). A análise de componentes principais (PCA) confirmou a significância estatística entre as amostras com relação a esse parâmetro, podendo este ser utilizado para diferenciar os adubos orgânicos. Possíveis adulterações, provindas da adição de solos e carvão vegetal, foram detectadas pela observação de alterações nos espectros de RPE, como concentração de spins, largura de linha do sinal, fator g, forma de linha e surgimento de novos sinais. O limite de detecção de impurezas variou em torno de 5 e 10 %, dependendo do tipo de impureza adicionada e do parâmetro espectral analisado.

Simulação de espectros de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) através do programa NLSL

EPR users often face the problem of extracting information from frequently low-resolution and complex EPR spectra. Simulation programs that provide a series of parameters, characteristic of the investigated system, have been used to achieve this goal. This work describes the general aspects of one of those programs, the NLSL program, used to fit EPR spectra applying a nonlinear least squares method. Several motion regimes of the probes are included in this computational tool, covering a broad range of spectral changes. The meanings of the different parameters and rotational diffusion models are discussed. The anisotropic case is also treated by including an orienting potential and order parameters. Some examples are presented in order to show its applicability in different systems.

Ressonância paramagnética eletrônica-RPE aplicada à análise de especiarias irradiadas (com radiação gama)

O tratamento de alimentos por radiação ionizante é uma tecnologia que tem sido empregada em um número cada vez maior de países em substituição ao uso de produtos químicos. O conhecimento de técnicas seguras e confiáveis de detecção é um fator que pode contribuir para a maior aceitação pelo mercado consumidor de alimentos irradiados. Este trabalho apresenta a ressonância paramagnética eletrônica (RPE) como método de detecção das especiarias alecrim e coentro irradiadas. Os resultados obtidos indicam que a RPE pode ser usada satisfatoriamente para esse grupo de alimentos na identificação das espécies irradiadas e na determinação da dose recebida.

Ressonância paramagnética eletrônica (RPE) aplicada em semicondutores orgânicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Medidas de ressonância de spin eletrônico (RSE) em polianilina dopada com plastificante e de condutividade a.c. e RSE em óxidos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

EPR and magnetic studies of a carboxylate-bridged dinuclear copper(II) compound: [cu2(flu)4(dmf)2]

We report magnetic and EPR (electron paramagnetic resonance) spectroscopy studies of [Cu2(flu)4(dmf)2] (flu = flufenamate and dmf = dimethylformamide), which has CuII ions in tetracarboxylate "paddle wheel" dinuclear units. Susceptibility measurements at 10 < T < 275 K allowed the evaluation of an antiferromagnetic intradinuclear exchange coupling J0 = -294 ± 5 cm-1 between CuII ions (Hex = "J0 S1·S2). EPR experiments at 300 K in powder and single-crystals at 9.5 and 34.4 GHz indicated g// = 2.373, g⊥ = 2.073 and zero field splitting parameters D = (-0.334 ± 0.001) cm"1 and E ca. 0. EPR signal intensity measurements at X-band in the range 4 < T < 295 K indicated that J0 = "283 ± 5 cm"1. A higher limit |J´| < 5×10-3 cm-1 for the interdinuclear exchange coupling between neighbor units at ca.14.24 Å was estimated from the angular variation of the single crystal spectra around the magic angles. The results are discussed in terms of the structure of the dinuclear unit and the bridges connecting CuII ions and compared with values reported for similar compounds.

Synthesis of Fe/Ti oxides from a single source alkoxide precursor under inert atmosphere

The heterometal alkoxide [FeCl{Ti2(OPr i)9}] (1) was employed as a single source precursor for the preparation of Fe/Ti oxides under inert atmosphere. Three different synthetic procedures were adopted in the processing of 1, either employing aqueous HNO3 or HCl solutions, or in the absence of mineral acids. Products were characterised by powder X-ray diffractometry, scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) and Raman, electron paramagnetic resonance (EPR) and Mössbauer spectroscopies. Oxide products contained titanium(IV) and either iron(III) or iron(II), depending on reaction conditions and thermal treatment temperatures. An interesting iron(III)→iron(II) reduction was observed at 1000 ºC in the HNO3-containing system, leading to the detection of ilmenite (FeTiO3). SEM/EDS studies revealed a highly heterogeneous metal distribution in all products, possibly related to the presence of a significant content of carbon and of structural defects (oxygen vacancies) in the solids.

Caracterização da matéria orgânica e micromorfologia de solos sob Campos de Altitude no parque estadual da Serra do Brigadeiro (MG)

O Parque Estadual da Serra do Brigadeiro (MG) engloba uma área de Mata Atlântica em uma parte da Serra da Mantiqueira. Nas porções mais elevadas da serra (acima de 1.600 m), encontram-se os Campos de Altitude, caracterizados por uma composição florística ímpar, elevado grau de endemismo e pela presença de várias espécies ameaçadas de extinção. Foram amostrados, na área do Campos de Altitude, um Neossolo Litólico, um Espodossolo Ferrocárbico, um Cambissolo Húmico e, na área de Mata Atlântica, um Latossolo Vermelho-Amarelo. Todos os solos estudados apresentaram-se álicos, com baixo pH e baixa capacidade de troca catiônica efetiva, além de acúmulo de matéria orgânica humificada. Os solos estão estreitamente relacionados com a cobertura vegetal, observando-se uma vegetação de menor biomassa sobre materiais mais oligotróficos. Análises micromorfológicas indicaram feições relacionadas com processos de podzolização. A interpretação das formas identificadas nas lâminas de solo permitiu inferências sobre os processos de gênese dos solos, não identificados pelas análises químicas. As substâncias húmicas foram fracionadas, indicando elevado teor de ácidos fúlvicos. Os teores dessa fração orgânica estiveram associados a formas pouco cristalinas de Fe e Al, extraídas pelo oxalato, indicando o papel da matéria orgânica na mobilidade desses elementos. Análises espectroscópicas das substâncias húmicas, como espectrometria no infravermelho e de ressonância paramagnética eletrônica, indicaram alta aromaticidade das substâncias húmicas produzidas sob vegetação de Campos de Altitude, em relação às substâncias húmicas produzidas sob vegetação florestal. Esta maior aromaticidade pode estar relacionada com o efeito do fogo ou com a própria constituição fisiológica da cobertura vegetal. A associação entre os solos em processo de podzolização e a vegetação de Campos de Altitude revela maior eficiência da matéria orgânica formada nesses ambientes nos processos de queluviação e intemperismo da fração mineral. Esta hipótese é sustentada pela caracterização das substâncias húmicas extraídas deste pedoambiente.

Diminuição da humificação da matéria orgânica de um Cambissolo Húmico em plantio direto

O ambiente menos oxidativo do solo em plantio direto diminui o grau de humificação da matéria orgânica. Para testar esta hipótese, avaliou-se a concentração de radicais livres semiquinona (RLS) na matéria orgânica da camada superficial (0-25 mm) de um Cambissolo Húmico, cultivado por 8 anos nos sistemas preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e plantio direto (PD), em Lages (SC). A concentração de RLS na matéria orgânica foi determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR) nas frações granulométricas > 53, 53-20, 20-2 e < 2 µm. Na média das frações granulométricas, a concentração de RLS na matéria orgânica do solo foi menor em PD (15,83 x 10(17) spins g-1 C) do que em PC (18,33 x 10(17) spins g-1 C) e PR (18,39 x 10(17) spins g-1 C). A matéria orgânica na fração 20-2 µm apresentou a maior concentração de RLS e a menor largura de linha do sinal de EPR, o que é consistente com um maior grau de humificação e, ou, maior interação com a fração mineral, em comparação às frações > 53 e < 2 µm. Na fração 53-20 µm, os baixos teores de carbono orgânico não permitiram a detecção do sinal de EPR do RLS. Em adição ao efeito nos estoques de matéria orgânica, o PD resulta no decréscimo do grau de humificação, o que pode ter importante implicação na qualidade do solo.

Formas químicas, disponibilidade de manganês e produtividade de soja em solos sob semeadura direta

O trabalho foi desenvolvido com os objetivos de testar, dentre vários extratores de micronutrientes do solo, qual é o mais adequado para avaliar a disponibilidade de Mn em solos sob sistema de semeadura direta (SSD); estudar, com auxílio da ressonância paramagnética eletrônica (RPE), a interação do Mn com os ácidos húmicos (AH) de solos de locais com e sem constatações de deficiência desse nutriente, e avaliar em quais das frações do solo (trocável, orgânica, óxido e residual) estava ligado o Mn, após sua aplicação no solo. Quatro locais foram selecionados para o estudo (Local I: Faz. Santa Rosa; II e III: Faz. Novo Horizonte e IV: Campo Experimental da Fundação ABC). Os Locais I, II e III situam-se em Tibagi, PR, e o Local IV, em Castro (PR). De modo geral, as doses de Mn aplicadas elevaram os teores de Mn nos solos, mas a concentração e a quantidade de Mn acumuladas pelas plantas de soja foram pouco influenciadas. Os teores de Mn nas frações trocável, orgânica e óxido das amostras do Local I aumentaram com as doses de Mn aplicadas no solo, tendo a maior elevação ocorrido na fração orgânica. Nessa fração, os teores aumentaram de 5,4 mg kg-1, na testemunha, para 35,1 mg kg-1, com a aplicação da maior dose. Os sinais de Mn não foram detectados por RPE nas amostras sólidas de AH (pH 3,0). A quantificação de Mn nessas amostras, após digestão nítrico-perclórica, juntamente com a observação de Mn por RPE, em amostras de AH em solução (pH 2,4), confirmou a hipótese de que o Mn presente nas amostras de AH estava na forma de ligações muito estáveis com os grupos funcionais (provavelmente carboxílicos) do AH. A ausência de efeito do Mn na produtividade da soja pode ser devida à complexação do nutriente pela MO. De forma geral, o DTPA-TEA foi o extrator mais adequado na avaliação da disponibilidade de Mn à soja.

Estoque e qualidade da matéria orgânica de um solo cultivado com cana-de-açúcar por longo tempo

O objetivo deste trabalho foi avaliar o estoque e a qualidade da matéria orgânica (MOS) por meio de análises de ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C no estado sólido de amostras intactas de solo e de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) e fluorescência dos ácidos húmicos (AH) isolados de um Cambissolo cultivado com cana-de-açúcar por longo tempo. Numa situação, a cana-de-açúcar foi cultivada por 55 anos sem a queima por ocasião da colheita. A outra situação envolveu uma área cultivada com queima da palhada, na qual em uma parte foi realizada a adição de vinhaça (120 m³ ano-1) durante 35 anos e a outra não recebeu esse tratamento. O aumento no estoque de AH em 157 e 57 % nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, respectivamente, na área cultivada durante 55 anos com preservação do palhiço, correspondeu ao aumento observado no grau de aromaticidade e diminuição da acidez da MOS, obtido por RMN 13C. Nas áreas com manejos que envolviam a preservação da MOS foram obtidos AH com maior concentração de radicais livres do tipo semiquinona, determinada por RPE, e maior intensidade de emissão de fluorescência. Mudanças significativas no processo de humificação da MOS e, portanto, na sua qualidade foram decorrentes da preservação do palhiço por ocasião da colheita. Por sua vez, a adição de vinhaça durante 35 anos ao canavial no qual foi realizada a queima do palhiço não alterou significativamente a qualidade da MOS, sugerindo rápida evolução do material orgânico solúvel adicionado ao solo.

Agregação e frações físicas da matéria orgânica de um argissolo vermelho sob sistemas de uso no bioma Pampa

O emprego de sistemas agrossilvipastoris tem sido importante estratégia de uso de solos, principalmente arenosos pertencentes ao bioma Pampa. Objetivou-se, neste estudo, avaliar a agregação, o teor de C orgânico total (COT) e de N total (NT), o teor de C nas frações físicas e o grau de humificação da MO em um Argissolo Vermelho eutrófico arênico submetido a diferentes sistemas de uso no município de Alegrete, RS. As avaliações foram desenvolvidas em uma floresta homogênea de eucalipto (FH), na entrelinha do sistema agrossilvipastoril sob pastagem (SA) e em campo nativo (CN), nas camadas de 0,000-0,025 m; 0,025-0,075 m; 0,075-0,125 m; e de 0,125-0,225 m. Foram coletadas amostras deformadas de solo para a avaliação de agregados estáveis em água (AEA, %) e dos teores de COT e de NT. Foi realizado o fracionamento físico granulométrico e densimétrico da MO, sendo as frações leve livre (FLL) e fração leve oclusa (FLO) da camada superficial submetidas às análises de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). Os AEA em todas as camadas e o diâmetro médio ponderado na camada de 0,025-0,075 m indicaram maior degradação estrutural do solo na entrelinha do SA. Teores mais elevados de COT, NT, C da fração grosseira (CFG), C associado aos minerais (CAM), FLL e FLO na camada superficial foram observados na FH. Entre os usos do solo, os espectros de FTIR foram semelhantes, contudo a FLL apresentou bandas mais intensas na região de 1.072 cm-1, sugerindo maiores quantidades de polissacarídeos em relação à FLO. As densidades de spins obtidas por EPR na FLO foram maiores em relação à FLL, indicando maior humificação desta fração.

Caracterização das frações das substâncias húmicas de diferentes tamanhos moleculares

Neste trabalho realizou-se a extração das substâncias húmicas (SH) provenientes da turfa coletada às margens do rio Mogi-Guaçu, segundo metodologia descrita por Rosa et al., 2000. As SH foram fracionadas em um equipamento de ultrafiltração em três faixas de tamanhos moleculares 30 - 100 KDa, <30 KDa e >100 KDa. As frações foram caracterizadas por diferentes técnicas analíticas, infravermelho (IV), análise elementar, espectroscopia na região do ultravioleta/visível (UV/Vis) e ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Verificou-se que as frações de menor tamanho molecular (30 - 100 KDa e <30 KDa) possuem um maior número de moléculas com oxigênio ligados, enquanto que a fração de maior tamanho molecular (>100 KDa) apresentou um maior número de moléculas aromáticas. Através dos resultados das análises elementares e de ressonância paramagnética eletrônica, constatou-se que a fração <30 KDa apresentou uma menor porcentagem de carbono, nitrogênio e hidrogênio e uma menor quantidade de radicais livres em relação as demais, indicando que esta fração possui um menor número de anéis aromáticos conjugados. Já nas análises por IV foram observadas bandas características das SH.