Extraction kinetics and molecular size fractionation of humic substances from two brazilian soils

Abstract

No presente trabalho foi estudada sistematicamente a extração de substâncias húmicas (SH) de um Oxisol e de um Mollisol do Sul do Brazil, empregando-se soluções de NaOH 0.1 e 0.5 mol L-1 e de Na4P2O7 0.15 mol L-1 a pH 7. A cinética e o rendimento de extração foram monitorados através de espectroscopia UV/Vis. Os ácidos húmicos (AH) e os ácidos fúlvicos (AF) foram fracionados segundo o seu tamanho por ultrafiltração em multi-estágios (seis frações) no intervalo de peso molecular de 1 a 100 kDa. Os resultados obtidos mostraram que o rendimento de extração de SH dependeu não apenas do extrator, porém também do tipo de solo. Em 3 h, aproximadamente 90% de SH solúveis foram extraídas por ambos os métodos e pouca ou nenhuma modificação estrutural foi constatada conforme a constância do valor da razão E350/E550, ficando evidente porém uma cinética complexa de extração. No Mollisol, a extração com pirofosfato foi mais efetiva, sugerindo que grande parte das SH ocorreram como macromoléculas ligadas aos argilo-minerais e entre si através de pontes catiônicas. No Oxisol o maior rendimento foi obtido pelo método alcalino, provavelmente devido à fixação de SH nas superfícies dos óxidos via pontes de hidrogênio e/ou complexação de superfície. Em geral, as SH extraídas com solução de pirofosfato apresentaram peso molecular médio superior ao das SH extraídas pelo método alcalino.

In the present study, the extraction behaviour of humic substances (HS) from an Oxisol and a Mollisol from South Brazil, by using 0.1 and 0.5 mol L-1 NaOH and 0.15 mol L-1 neutral pyrophosphate solutions, respectively, was systematically studied. The kinetics and efficiency of HS extraction were evaluated by means of UV/Vis spectroscopy. The isolated humic acids (HA) and fulvic acids (FA) were size-classified by multistage ultrafiltration (six fractions) in the molecular weight range of 1 to 100 kDa. The obtained data show that the HS extraction yield depended not only on the extractant, but also on the soil type. Within 3 h approximately 90% of the soluble HS could be extracted following complex extraction kinetics by both methods and none or little structural modification was verified as observed from their stable extinction ratio E350/E550. In the Mollisol the pyrophosphate extraction was more effective, suggesting that a great part of HS occurred as macromolecules bonded to clay minerals and aggregated between themselves through cationic bridges. In the Oxisol a higher HS yield was verified with the alkaline method, presumably due to HS fixation onto the oxide surface by H-bonds and/or surface complexation reactions. In general, HS extracted by the pyrophosphate procedure showed higher molecular weights than those extracted by NaOH.