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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.75.2009.tde-12112009-110044
Document
Author
Full name
Bruno Henrique Martins
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2009
Supervisor
Committee
Martin Neto, Ladislau (President)
Dantas, Angela Di Bernardo
Silva, Wilson Tadeu Lopes da
Title in Portuguese
Estudos espectroscópicos de matéria orgânica e ácidos húmicos de solos sob adição de efluente de esgoto tratado
Keywords in Portuguese
ácidos húmicos
efluentes de esgoto tratado
Espectroscopias
matéria orgânica
Abstract in Portuguese
A crescente demanda de água nas cidades tem feito o homem buscar diferentes fontes de irrigação de culturas na agricultura, em se tratando de uma atividade que requer um grande montante de água. Neste contexto, o uso de efluente de esgoto tratado (EET), industrial ou doméstico, substituindo a água utilizada na irrigação de várias culturas, tem se mostrado ser uma medida promissora para preservá-la para o consumo humano.
O propósito deste trabalho foi avaliar através de técnicas espectroscópicas (Infravermelho com Transformada de Fourier - FTIR, Espectroscopia de Fluorescência, Espectroscopia de Absorção de UV-Visível, Ressonância Paramagnética Eletrônica - RPE), as mudanças na matéria orgânica do solo (MOS) e ácidos húmicos (AH) extraídos de solo irrigado ou não com efluente de esgoto tratado, nas seguintes condições de irrigação: SI (sem irrigação com EET), 100 (irrigação com EET e umidade de solo na capacidade de campo) e 200 (irrigação com EET e umidade de solo 100% acima da capacidade de solo). Além dessas técnicas foi determinada a porcentagem de carbono e utilizada a espectroscopia de Fluorescência Induzida por Laser (FIL) para medir o grau de humificação de amostras de solo intacto, irrigados ou não com EET. As amostras de solo, sob cultura de cana-de-açúcar, foram coletadas em campo experimental situado em Lins-SP, em diferentes profundidades até 100 cm. As análises das amostras de solo demonstraram um decréscimo de porcentagem de carbono na faixa de 2 a 15% para as condições de irrigação com EET. O resultado é preocupante considerando tratar-se de solos com menos de 1% de conteúdo de carbono, e que tem com a aplicação do EET uma diminuição adicional na MOS, o que pode ser altamente limitante para a fertilidade e estrutura do solo. Os resultados obtidos por FIL para as mesmas amostras mostraram um aumento no grau de humificação variando de 9 a 30% nas áreas irrigadas com EET em relação às áreas não irrigadas com EET. Esse aumento do grau de humificação MOS é consistente com a diminuição de carbono do solo que mais provavelmente perde frações mais lábeis, permanecendo as mais recalcitrantes. Os espectros obtidos pela espectroscopia de FTIR para os AH analisados foram típicos, não mostrando diferença significativa, considerando as diferentes camadas de profundidade e irrigação ou não com EET. Os resultados obtidos por espectroscopia de fluorescência, usando três diferentes metodologias, de AH em solução mostraram, assim como a espectroscopia de FIL para amostras de solo, aumento no grau de humificação conforme aplicação de EET Assim como no caso da MOS, tal aumento no grau de humificação pode ser atribuído à degradação de frações de carbono mais lábeis e permanência das mais recalcitrantes dos ácidos húmicos analisados. Os resultados de razão E4/E6 (razão entre as intensidades de absorbância em 465 e 665 nm) para os AH analisados obtidos através da espectroscopia de absorção de UV-Visível denotaram decréscimo em seus valores nas camadas superficiais, comparando-se as três condições analisadas. Os resultados obtidos pela espectroscopia de RPE mostraram um aumento na concentração de RLS (radicais livres semiquinona) nos AH nas duas condições de irrigação, 100 e 200, sendo mais pronunciado na segunda. Corroborando com os resultados obtidos através das demais espectroscopias utilizadas, tal aumento da concentração de RLS provavelmente é oriundo de aumento de grau de humificação. Dessa forma, de acordo com os dados obtidos, o emprego de ET como fonte de irrigação em substituição à água, nas condições de solo analisadas são preocupantes, pois pode trazer limitações para a fertilidade e estrutura do solo, conforme evidenciado pelo decréscimo no conteúdo de MOS.Contudo, os experimentos devem ser continuados para confirmar e validar as tendências iniciais detectadas, bem como para buscar as alternativas de manejo dos solos e culturas para viabilizar a aplicação do EET em condições que sejam sustentáveis.
Title in English
Spectroscopic studies of organic matter and humic acids from soil with addition of treated sewage effluent
Keywords in English
humic acids
organic matter
Spectroscopies
treated sewage effluent
Abstract in English
The increasing demand of water sources in the cities has done the man search for other different sources for irrigation of cultures in agricultural fields, hence it's an activity that demands a large amount of water. In this context, the use of treated sewage effluent (TSE), industrial or domestic, instead of water for irrigation of several cultures, has been shown to be a very promising way to save water for human consume.
The purpose of this study is to evaluate by spectroscopic techniques (Fourier Transformed Infra-Red - FTIR, Fluorescence Spectroscopy, UV-Visible Spectroscopy and Electron Paramagnetic Resonance - EPR) the changes in the soil organic matter (SOM) and humic acids (HA) extracted from soils irrigated or not with treated sewage effluent, in the following concentrations of irrigation: SI (soil non-irrigated with TSE), 100 (soil irrigated with TSE and soil humidity in the same level of field capacity) and 200 (soil irrigated with TSE and soil humidity 100 % above field capacity). Besides these techniques, it was also determined the carbon percentage and used the Laser-Induced Fluorescence (LIF) spectroscopy to measure the degree of humification in samples of whole soil, irrigated or not with TSE. The soil samples analyzed in this study were collected from an experimental field in the city of Lins - SP, from a sugarcane culture soil, in the depth till 100 cm. The analysis of samples of whole soil showed a decrease in the carbon percentage in the range of 2 to 15% in the irrigation conditions comparing with the non - irrigated area. These results are preoccupying considering that it's a soil with less of 1% of carbon content, and has an additional decrease in the SOM when irrigated with TSE, what may cause limiting in the soil fertility and structure. The results obtained by LIF for the same samples, showed an increase in the humification degree varying from 9 to 30% in the irrigated area. This increase in the humification degree of soil organic matter (SOM) is consistent with carbon percentage decreasing in soil, which probably loses more labile fractions, remaining the most recalcitrant ones. The spectra obtained by the FTIR spectroscopy for HA analyzed were typical, not showing a significative difference, considering different layers of depth and treatment or not with TSE. The data obtained by fluorescence spectroscopy, using three different methodologies, of HA in solution showed, as well as the LIF spectroscopy for whole soils, an increment in the humification degree according to application of TSE. At the same way that happens with SOM, this increase in the humification degree may be attributed to degradation of carbon more labile fractions and remaining of the most recalcitrant ones in the humic acids. The results of E4/E6 ratio (ratio between the absorbance intensities at 465 and 665 nm) obtained by UV-Visible spectroscopy showed a decrease in the superficial layers, comparing the three conditions analyzed. The results obtained by the EPR spectroscopy showed an increase in the concentration of SFR (semiquinone free-radicals) in the HA with the increase of depth in the two conditions of irrigation, 100 and 200, being more pronunciated in the second treatment. Corroborating with the results obtained by the others spectroscopies, this increase in the SFR concentration probably may be attributed to the increase in the humification degree. In this manner, according with the obtained data, the use of TSE as source of irrigation replacing the water in the soil condition analyzed are preoccupying, hence it may cause limitations in soil fertility and structure, as evidenced by the decrease of the SOM content. However, the experiments must continue to confirm and validate the initials tendencies detected, and to search new alternatives for soil and culture tillage to make possible the TSE application in sustainable conditions.
 
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Publishing Date
2010-06-29
 
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