Comparative study of carbon quantification methods in soil with high Fe contents (Oxisols)

Soil organic matter (SOM) plays an important role in physical, chemical and biological properties of soil. Therefore, the amount of SOM is important for soil management for sustainable agriculture. The objective of this work was to evaluate the amount of SOM in oxisols by different methods and compare them, using principal component analysis, regarding their limitations. The methods used in this work were Walkley-Black, elemental analysis, total organic carbon (TOC) and thermogravimetry. According to our results, TOC and elemental analysis were the most satisfactory methods for carbon quantification, due to their better accuracy and reproducibility.FAPESPCNP

"Uso de pirrolidinoditiocarbamatos de manganês(II) e vanadila na preparação e aplicação de eletrodos de pasta de carbono modificados"

Devido à sua baixa solubilidade em água, os pirrolidinoditiocarbamatos poderiam produzir eletrodos livres do problema de lixiviação do modificador, os quais poderiam ser usados como detectores amperométricos, em análises em fluxo e outros procedimentos hidrodinâmicos. O complexo poderia agir como um intermediário de transferência de elétrons entre o analito e a superfície eletródica, aumentando a sensibilidade da resposta analítica do sensor. Desta forma, eletrodos de pasta de carbono modificados (EPCM) com complexos de pirrolidinoditiocarbamatos anidros de diversos metais foram preparados e testados quanto à sua aplicação em técnicas voltamétricas. Os complexos de manganês(II), [MnPyr2] e cobalto(II), [CoPyr2], foram os que apresentaram os melhores resultados em termos de estabilidade e reprodutibilidade de resposta, escolhendo-se o EPCM-[MnPyr2], para uso neste trabalho. O desempenho do eletrodo foi avaliado usando voltametria cíclica, cronoamperometria e análise em fluxo, com detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio apresentando regiões lineares de 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 e limites de detecção de 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 respectivamente para cada técnica. Na determinação de peróxido de hidrogênio em amostra de alvejante comercial observou-se concordância nos resultados obtidos em voltametria cíclica e análise em fluxo, usando o eletrodo proposto em comparação com a permanganometria clássica, com 95 % de intervalo de confiança. Estes resultados foram obtidos após otimização de parâmetros como velocidade de varredura, pH, eletrólito suporte, entre outros. A oxidação ocorre por meio de um processo eletrocatalítico. O desempenho do pirrolidinoditiocarbamato de vanadila hidratado também foi avaliado como alternativa aos ditiocarbamatos anidros, na preparação de eletrodos modificados com esta classe de complexos, considerando que os complexos hidratados seriam mais fáceis de preparar. Entretanto uma baixa estabilidade e reprodutibilidade de resposta foi observada. O [MnPyr2] mostrou comportamento no qual ocorre oxidação, concordando com a proposta de Schrauzer para ligantes do tipo ímpar, apesar de que a oxidação só ocorreu na presença de oxidantes fortes, como o peróxido de hidrogênio.Considering their low solubility in water, the dithiocarbamate complexes should produce electrodes without problems of modifier leaching. Such electrodes could be used as amperometric detectors in flow injection analysis and hydrodynamic methods. The complex should act as an electron transfer mediator between the analyte and the electrode surface, improving the response sensitivity of the sensor. Considering these statements carbon paste electrodes modified (EPCM) with anhydrous pyrrolidinedithiocarbamates of several metals were prepared and evaluated in relation to their possible application in voltammetric techniques. Best results regarding response stability and reproducibility were obtained with manganese(II), [MnPyr2] and cobalt(II), [CoPyr2] complexes. The first one was chosen to develop the present work. The electrode performance was evaluated in cyclic voltammetry, chrono amperometric and flow injection analysis with amperometric detection. Linear dynamic ranges of 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 and limits of detection of 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 were found respectively for each technique in the determination of hydrogen peroxyde. The methods were used for the determination of H2O2 in bleaching formulation and presented agreement with the classical titration with potassium permanganate within 95% confidence level. Such results have been obtained after optimization of experimental parameters such as scan rate, pH, supporting electrolyte, and others. The oxidation occurred by an electrocatalytic process. Finally the performance of a carbon paste electrode modified with a hydrated vanadyl pyrrolidinedithiocarbamate complex was evaluated as an alternative to the anhydrous complex in the preparation of the modified electrode, since the hydrated complexes are easier to prepare. However a low response stability and reproducibility have been observed. The [MnPyr2] presented an oxidation behavior in agreement with Schrauzers predictions, although the oxidation of the metal center occurred only in the presence of strong oxidative agents as the hydrogen peroxide

"Uso de pirrolidinoditiocarbamatos de manganês(II) e vanadila na preparação e aplicação de eletrodos de pasta de carbono modificados"

Devido à sua baixa solubilidade em água, os pirrolidinoditiocarbamatos poderiam produzir eletrodos livres do problema de lixiviação do modificador, os quais poderiam ser usados como detectores amperométricos, em análises em fluxo e outros procedimentos hidrodinâmicos. O complexo poderia agir como um intermediário de transferência de elétrons entre o analito e a superfície eletródica, aumentando a sensibilidade da resposta analítica do sensor. Desta forma, eletrodos de pasta de carbono modificados (EPCM) com complexos de pirrolidinoditiocarbamatos anidros de diversos metais foram preparados e testados quanto à sua aplicação em técnicas voltamétricas. Os complexos de manganês(II), [MnPyr2] e cobalto(II), [CoPyr2], foram os que apresentaram os melhores resultados em termos de estabilidade e reprodutibilidade de resposta, escolhendo-se o EPCM-[MnPyr2], para uso neste trabalho. O desempenho do eletrodo foi avaliado usando voltametria cíclica, cronoamperometria e análise em fluxo, com detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio apresentando regiões lineares de 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 e limites de detecção de 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 respectivamente para cada técnica. Na determinação de peróxido de hidrogênio em amostra de alvejante comercial observou-se concordância nos resultados obtidos em voltametria cíclica e análise em fluxo, usando o eletrodo proposto em comparação com a permanganometria clássica, com 95 % de intervalo de confiança. Estes resultados foram obtidos após otimização de parâmetros como velocidade de varredura, pH, eletrólito suporte, entre outros. A oxidação ocorre por meio de um processo eletrocatalítico. O desempenho do pirrolidinoditiocarbamato de vanadila hidratado também foi avaliado como alternativa aos ditiocarbamatos anidros, na preparação de eletrodos modificados com esta classe de complexos, considerando que os complexos hidratados seriam mais fáceis de preparar. Entretanto uma baixa estabilidade e reprodutibilidade de resposta foi observada. O [MnPyr2] mostrou comportamento no qual ocorre oxidação, concordando com a proposta de Schrauzer para ligantes do tipo ímpar, apesar de que a oxidação só ocorreu na presença de oxidantes fortes, como o peróxido de hidrogênio.Considering their low solubility in water, the dithiocarbamate complexes should produce electrodes without problems of modifier leaching. Such electrodes could be used as amperometric detectors in flow injection analysis and hydrodynamic methods. The complex should act as an electron transfer mediator between the analyte and the electrode surface, improving the response sensitivity of the sensor. Considering these statements carbon paste electrodes modified (EPCM) with anhydrous pyrrolidinedithiocarbamates of several metals were prepared and evaluated in relation to their possible application in voltammetric techniques. Best results regarding response stability and reproducibility were obtained with manganese(II), [MnPyr2] and cobalt(II), [CoPyr2] complexes. The first one was chosen to develop the present work. The electrode performance was evaluated in cyclic voltammetry, chrono amperometric and flow injection analysis with amperometric detection. Linear dynamic ranges of 1,25-14,8; 0,5-41; 1,0-75 x 10-4 mol L-1 and limits of detection of 11,2; 2,98; 5,40 x 10-5 mol L-1 were found respectively for each technique in the determination of hydrogen peroxyde. The methods were used for the determination of H2O2 in bleaching formulation and presented agreement with the classical titration with potassium permanganate within 95% confidence level. Such results have been obtained after optimization of experimental parameters such as scan rate, pH, supporting electrolyte, and others. The oxidation occurred by an electrocatalytic process. Finally the performance of a carbon paste electrode modified with a hydrated vanadyl pyrrolidinedithiocarbamate complex was evaluated as an alternative to the anhydrous complex in the preparation of the modified electrode, since the hydrated complexes are easier to prepare. However a low response stability and reproducibility have been observed. The [MnPyr2] presented an oxidation behavior in agreement with Schrauzers predictions, although the oxidation of the metal center occurred only in the presence of strong oxidative agents as the hydrogen peroxide

Organic matter structure and stability in areas with carbn sequestration potential in the soil

A agricultura pode ser uma aliada importante para a mitigação da concentração de gás carbônico (CO2) na atmosfera. Pela fotossíntese pode-se converter o CO2 da atmosfera em massa vegetal, e, além disso, por meio de um manejo adequado desta massa pode-se reter parte do carbono (C) no solo, caracterizando um \"seqüestro de C\" da atmosfera pelo solo. Pesquisas têm se voltado para entender o papel da produção agrícola, como os sistemas conservacionistas de manejo, ou seja, o plantio direto (PD), e das pastagens de Brachiaria sobre a dinâmica do C no solo. Estudos sobre a dinâmica e a estabilidade da matéria orgânica do solo (MOS) são necessários, já que variáveis como estoques de carbono (EC) e graus de humificação podem ser avaliados, e sendo assim, obter parâmetros fundamentais para a mitigação de CO2 na atmosfera, tema que se insere num dos enfoques das Mudanças Climáticas Globais. Nesse contexto, espectroscopias, como por exemplo, a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), a Fluorescência de luz no ultravioleta-visível (UV-vis) e a Fluorescência Induzida por Laser (FIL) podem ser fundamentais na avaliação da estabilidade da MOS. Este trabalho teve como objetivo verificar o comportamento da MOS em áreas com potencial para seqüestro de C, por meio da avaliação dos estoques deste no solo, em diferentes sistemas de manejo e posterior caracterização por Espectroscopia. Além disso, e em função das dificuldades encontradas na seleção da melhor metodologia para a quantificação de C, foi também possível avaliar métodos de determinação de C, comparando-os entre si pelos coeficientes de variação e análise multivariada, e assim propondo uma melhor metodologia. Em área tropical de pastagens de Brachiaria decumbens, no Brasil, os resultados mostraram que a determinação dos EC foram maiores nesses sistemas, comparado com a vegetação nativa de cerradão, após 27 anos de experimento. Os maiores EC obtidos pelas pastagens foram favorecidos pela constante entrada de material vegetal na superfície do solo, também influenciado pela entrada do nitrogênio (N), além do sistema radicular da gramínea, considerando o tratamento de pastagem com adição anual de N e aplicação de 2 t ha-1 de calcário (com reforço de 1 t ha-1 anual), o melhor tratamento em função do acúmulo da MOS. Os resultados mostraram que essas pastagens bem manejadas podem possibilitar um seqüestro de 6,1 a 12,8 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com a avaliação qualitativa da MOS, também foi possível obter resultados promissores na determinação da estabilidade da MOS. A detecção do aumento do conteúdo de C no solo foi acompanhada pela redução do grau de humificação, por meio da FIL. Esta redução na humificação foi devido à entrada de material orgânico mais lábil, ou seja, menos transformado. Na Fluorescência convencional e RPE, com amostras de AH em solução, os maiores graus de humificação foram obtidos para os AH dos tratamentos de pastagem, principalmente os que tiveram adição de calagem. O Ca2+, além de aumentar a atividade microbiana, pode complexar com os AH, associado ao aumento da estabilidade da MO. No sistema de PD de soja com renovação de cana-de-açúcar, os maiores teores de C foram obtidos nas amostras referentes aos sistemas sob PD após 7 anos sob esse manejo, em comparação com áreas sob manejo convencional. O acúmulo de MOS foi devido principalmente à preservação da cobertura vegetal associada com o não revolvimento do solo, rotação de culturas e a não queimada da cana-de-açúcar. Nessa área experimental, foi possível constatar um seqüestro de 0,15 a 5,29 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com relação à estabilidade da MO avaliada por Espectroscopia de FIL, verificou-se que o sistema de PD apresentou menor grau de humificação, devido à maior entrada de material orgânico lábil. Os resultados obtidos em área experimental de PD com grãos, com até 22 anos de duração, estão provavelmente associados com o tipo de solo analisado. Nos Latossolos com alto conteúdo de argila pode haver proteção física da MO, provavelmente impedindo alterações estruturais desse material, mesmo após longo período sem o revolvimento do solo. Outro fato importante é que o estudo de seqüestro de C depende muito da área avaliada, ou seja, delineamento do experimento, histórico do local, duração, condições climáticas, taxas de decomposição do C, produção de massa vegetal e aporte de resíduos.Agriculture can play an important role in mitigating carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere. Through photosynthesis, it is possible to convert CO2 from atmosphere to plant biomass, and moreover, through an adequate agricultural system CO3 can be stored in soil, characterizing \"carbon sequestration\". Nowadays, many researches want to understand the role of agriculture production, as no-tillage, and Brachiaria pastures, in carbon dynamics in soil. Studies about organic matter dynamics and stability are necessary, since variables such as carbon stocks and degree of humification can be evaluated, and as a result, to obtain essential parameters to CO2 mitigation to the atmosphere. This topic is inserted in some Global Climate Change interests. In this context, spectroscopic methods, for example, Electron Paramagnetic Resonance (EPR), UV-Vis light fluorescence and Laser Induced Fluorescence (LIF) can be fundamental in the stability of soil organic matter (SOM) evaluation. The present study aims to examine the SOM behavior in areas with carbon sequestration potential, through evaluation of carbon stocks in soils, in different tillage systems followed by characterization by spectroscopy. Therefore, the knowledge of the organic matter (OM) quantity is important in soil management regarding to a sustainable agriculture. However, little consistent information is found to compare and recommend the most adequate method to obtain satisfactory results for each study. Consequently, it was possible to evaluate the OM quantity in Oxisols by different methods and compare them, using coefficient of variation and principal component analysis, to propose the best methodology. In the tropical regions of Brazil, in Brachiaria decumbens pastureland, the results showed that the greatest SOM content occurred under pastureland, against the native dense Cerrado vegetation, after 27 years of experiment. The highest carbon stocks obtained by pasture samples were favored by accumulations of plant biomass on the soil surface, nitrogen input, besides Brachiaria root systems. According to the results obtained, the annual input of adequate amounts of limestone (2 t ha-1 addition and 1 t ha-1 year-1 reinforcement) and N seemed to be the best treatment regarding different pastureland treatments, mainly due to its higher C accumulation. The results also showed that non-degraded pastures can enable an annual sequestration rate ranging from 6.1 to 12.8 Mg CO2 ha-1 year-1. Qualitative evaluation of SOM also obtained satisfactory results on the soil surface. Results showed that higher C amount was followed by lower degree of humification, obtained by LIF. This lower humification was due to labile organic material, or greater fresh input of crop residues. In conventional fluorescence and EPR, with humic acids, the greatest degree of humification was obtained in pastures treatments, especially in treatments with lime input. Ca2+, in addition to increasing the biological activity, can combine with humic acids, increasing OM stability. In the no-tillage system of soya and sugar cane renovation, higher C amounts were obtained in no-tillage samples, after 7 years of experiment. The maintenance of a permanent vegetal cover, without soil disturbing and without sugar cane burning was essential to SOM accumulation against conventional management. In the no-tillage system, in a period of 7 years, it was possible to verify a sequestration rate ranging from 0.15 to 5.29 Mg CO2 ha-1 year-1. In relation to SOM stability by LIF, no-tillage presented lower degree of humification, due to input labile OM. The results obtained under no-tillage cropping system after 22 years are probably associated with the kind of soil analyzed. In Latossols, with high amount of clay, there may be a physical protection of OM, probably preventing structural changes in this material, even after a long period without soil disturbing. Another important factor is that C sequestration studies depend on the evaluated area, such as experiment outline, historical area, time, climate conditions, C decomposition rates, vegetal biomass production and residue input

Carbon stock and humification index of organic matter affected by sugarcane straw and soil management

The maintenance of sugarcane (Saccharum spp.) straw on a soil surface increases the soil carbon (C) stocks, but at lower rates than expected. This fact is probably associated with the soil management adopted during sugarcane replanting. This study aimed to assess the impact on soil C stocks and the humification index of soil organic matter (SOM) of adopting no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) for sugarcane replanting. A greater C content and stock was observed in the NT area, but only in the 0-5 cm soil layer (p < 0.05). Greater soil C stock (0-60 cm) was found in soil under NT, when compared to CT and the baseline. While C stock of 116 Mg ha-1 was found in the baseline area, in areas under CT and NT systems the values ranged from 120 to 127 Mg ha-1. Carbon retention rates of 0.67 and 1.63 Mg C ha-1 year-1 were obtained in areas under CT and NT, respectively. Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy showed that CT makes the soil surface (0-20 cm) more homogeneous than the NT system due to the effect of soil disturbance, and that the SOM humification index (H LIF) is larger in CT compared to NT conditions. In contrast, NT had a gradient of increasing H LIF, showing that the entry of labile organic material such as straw is also responsible for the accumulation of C in this system. The maintenance of straw on the soil surface and the adoption of NT during sugarcane planting are strategies that can increase soil C sequestration in the Brazilian sugarcane sector

Determination of vitamin B6 (pyridoxine) in pharmaceutical preparations by cyclic voltammetry at a copper(II) hexacyanoferrate(III) modified carbon paste electrode

A copper(II) hexacyanoferrate(III) (CuHCF) modified carbon paste electrode was used for the electroanalytical determination of pyridoxine (vitamin B6) in pharmaceutical preparations, using cyclic voltammetry. Diverse parameters were investigated for the optimization of the sensor response, such as composition of the electrode, electrolytic solution, effect of pH, scan rate of potential and interferences. The optimum conditions were found at an electrode composition of 20% CuHCF, 55% graphite and 25% mineral oil (m/m) in an acetate buffer (pH 5.5) containing 0.05 mol L-1 of NaCl. The range of determination of pyridoxine was from 1.2 x 10-6 to 6.9 x 10-4 mol L-1. The procedure was successfully applied to the determination of vitamin B6 in formulation preparations. The CuHCF modified carbon paste electrode gave results comparable to those obtained using spectrophotometry

Quantification of total carbon in soil using laser-induced breakdown spectroscopy: a method to correct interference lines

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