Centelles, Enric

De la Rosa, J. A.

Echevarria, S.

Paulet Sebastià, Sònia

Soliva Torrentó, Montserrat

Catalan

UPCommons

Utilització de l’extracte aquós de mostres de sòls i de compost per caracteritzar-los

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC

Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  1 Utilització de l’extracte aquós de mostres de sòls i de compost per caracteritzar-los  J.A.  de la Rosa, E. Centelles, S. Echevarria, S. Paulet i M. Soliva Escola Superior d’Agricultura de Barcelona  RESUM Davant de l’increment de l’ús de materials orgànics (compostats o no) en agricultura cal cercar mètodes analítics senzills i ràpids que permetin obtenir una informació fiable i novedosa de les seves característiques i/o del seu comportament. Tot i que els mètodes oficials  més clàssics d’anàlisi de sòls i composts han de seguir sent utilitzats, és important comparar-los amb altres que puguin donar informació més ràpidament. Es comenten resultats trobats per l’estudi per cromatografia iònica i electroforesi capil·lar d’extractes aquosos de compost de diferents orígens.  Introducció  Un dels problemes de la utilització de compost de residus sòlids urbans (RSU) pot estar en els elevats valors de conductivitat elèctrica (CE) que presenta. S’ha comprovat que aquesta  és mes elevada quan el compost procedeix del tractament de RSU no recollits separadament. En la taula 1 es donen els valors de la CE dels extractes aquosos1/5 de mostres de diferents orígens. Es senyalen amb un asterisc les que provenen de fracció orgànica de RSU, recollida i compostada separadament. Es pot observar que aquestes ultimes en general presentan CE mes baixes, tot i ser mostres amb uns continguts en humitat inferiors  Taula 1. Conductivitat elèctrica d’extractes aquosos de mostres de compost de RSU  Mostra 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1997  CE (dS/m) %  H CE (dS/m) %  H CE (dS/m) %  H CE (dS/m) %  H CE (dS/m) %  H CE (dS/m) % H CE (dS/m) % H Vilafranca Mataró Gavà 7,4 6,5 - 44,3 43,5 - 7,6 6,8 - 47,0 44,4 - 7,3 7,4 7,9 46,1 42,9 36,08,0 7,6 9,1 47,7 40,6 40,08,9 8,6 9,2 46,5 44,5 42,27,5 8,3 8,0 41,9 42,9 40,9 8,5 10,0 - 46,0 31,0 -  Mostra 1997 1998 1999 2000  CE (dS/m) %  Humitat CE (dS/m) %  Humitat CE (dS/m) %  Humitat CE (dS/m) %  Humitat Torrelles* Castelldefels* Jorba* La Selva* Botarell* Granollers* 6,04 2,65    - 31,17 37,15 7,02 3,42 5,36   - 23,87 37,96 45,88   -  5,85 5,16 - 5,52 7,35 - 18,82 30,52 - 19,34 18,40 - 6.70 5,12 6,10 6,03 5,53 3,58 26,43 38,07 36,55 21,33 25,74 22,55  S’han fet molts estudis sobre la composició del compost, però dedicats sobre tot a aquelles paràmetres que informen de l’estabilitat o del contingut en  fitonutrients i contaminants. Poques vegades s’estudia el contingut en espècies químiques solubles en aigua del compost. S’ha considerat interessant  estudiar quins ions es troben mes freqüentment en extractes aquosos i quina relació tenen amb la CE i amb l’origen de la mostra  Material i mètodes Des de fa anys al laboratori d’Anàlisi Química del Departament d’Agronomia de l’ESAB s’estudia la qualitat del compost de RSU1 i  per tant es disposa d’un gran                                                           1 S’ha pogut fer gracies a diferents convenis amb el Servei de Medi Ambient de la Diputació de Barcelona Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  2nombre de mostres “històriques” i també d’actuals, que han servit per realitzar aquest treball. Les primeres es conserven seques i per tant no s’ha pogut treballar amb mostres humides; de les  mes noves, si que s’han pogut fer les anàlisis sobre mostra humida. Per això el treball esta dividit en dues parts:   9 Part A.  Es van estudiar els extractes aquosos  de mostres  “históriques” seques per cromatografia iònica (Cl-, NO3-, SO42- i PO43-), fotometria de flama (Na+ i K+) i volumetries (HCO3- i Ca2+ i Mg2+). Per preparar els extractes es van realitzar dues extraccions successives amb aigua  (relació mostra extractant en cadascuna, 1/10) 9 Part B. Es va treballar amb mostres humides dels darrers temps;  la relació mostra extractant va ser directament 1/20 i els mètodes de quantificació emprats van ser: electroforesis capil·lar i volumetries àcid-base.  Resultats Part A En la taula 2 es donen dades de mostres anteriors al 1996, de diferents orígens; predominen les mostres de les plantes de compostatge de Gavà (G), Mataró (M) i Vilafranca del Penedès (V) que es van controlar en el nostre Laboratori des de l’any 1985   fins al 1991.  En les dades es pot observar: 9 Continguts elevats de anions i cations en les mostres de G, M i V. 9 Les mostres alemanyes presenten uns valors mes baixos de CE i de continguts en anions i cations 9 Els continguts en Ca2+ son molt elevats en les mostres  catalanes, enfront les alemanyes el que segurament provoca que es trobi tant poc fosfat soluble. Totes les mostres catalanes tenen uns continguts mes elevats  de Na + i Cl- 9 Els continguts en potassi són molt semblants entre mostres, al contrari del que passa amb el sodi 9 En les mostres de M i V els miliequivalents totals de cations per litre son sempre superior als  miliequivalents d’anions, al contrari del que passa amb les mostres de G; aixo indica que hi ha especies quimiques que no s’han determinat; probablement les mostres de M i V per no haver estat durant tot el proces en condicions aerobies poden tenir anions d’àcids orgànics com làctic, butíric, acetic... 9 S’observa una gran diferencia en el contingut en sulfats entre mostres,  fet  que coincideix amb desequilibris del balanç entre miliequivalents de cations i anions 9 El contingut inferior en sulfats de les mostres de M i V es considera degut  a problemes d’anaerobiosi durant el procés, que han transformat  part dels sulfats en sulfurs (coincideix amb que les mostres d’aquestes dues plantes feien olor a sulfur d’hidrogen quan eren tractades amb àcid clorhídric).  En aquestes mostres  no es va poder determinar el contingut en nitrogen en forma amoniacal perquè havien estat assecades. Els valors de CE de la taula 2 i de la 1 cal tenir en compte que no es poden comparar, ja que no han estat obtinguts de la mateixa manera.      Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  3 Taula 2. Anàlisis extractes aquosos de compost de diferent origen. (Echevarria,1996)  Origen mostra compost  Nº mostres Mataró  36 Gavà  16 Vilafranca  26 Alemanya  4 pH CE (dS/m) 7.10 3.80 7.25 3.60 7.09 4.24 7.91 1.36 meq/l    HCO3-                   Cl-                 NO3-                 SO42-                 PO43- Total     Anions 19.87 12.76 0.24 9.37 0.09 42.68 29.99 10.14 0.51 23.71 0.06 65.36 21.58 14.86 0.22 11.01 0.09 49.26 4.36 3.91 0.83 0.74 0.40 10.24 meq/l      Ca+2                Mg+2              Na+            K+ Total     Cations 32.67 5.80 16.93 7.57 62.97 32.37 4.76 11.98 5.45 54.50 32.87 5.67 17.63 8.22 64.54 2.82 0.40 5.25 6.58 15.05   Part 3 Els resultats de la taula 3 corresponen a extractes aquosos preparats a partir de mostres  humides de compost procedent de plantes que tracten fracció orgànica de RSU de recollida selectiva i que intenetn controlar molt el procés. Com es pot veure, els valors de conductivitat elèctrica i miliequivalents de cations i anions son molt inferiors als de la taula 2. Hi ha dos raons per això: que les mostres de compost de la taula 3 són humides (amb el que la relació 1/20 amb que es va preparar l’extracte no representa el mateix que en el cas de treballar amb mostres seques)2 ; i que aquestes segones mostres són de mes qualitat que les primeres.  Taula 3. Contingut en determinades espècies químiques solubles (miliequivalent/l extracte aquós) de mostres de compost comercial de diferents plantes de compostatge.  Origen mostra compost  Nº mostres Botarell  2 Castelldefels  4 Jorba  1 La Selva  4 Torrelles de Llobregat  6 pH CE (dS/m) 9.00 1.85 7.40 2.06 7.93 1.69 7.63 2.08 8.62 1.75 meq/l               Cl-              NO3-              SO42-              Total    Anions                10.46 0.38 1.40 12.24  4.72 0.59 3.61 8.92  7.35 0.80 1.56 9.71  6.71 nd 1.31 8.02  8.75 0.55 1.13 10.43 meq/l      Ca+2                       Mg+2               Na+               K+               NH4+ Total     Cations 0.993 0.34 8.26 8.97 1.20 19.76 0.45 0.20 5.44 5.87 3.21 15.07 0.53 0.53 8.26 8.06 0.21 17.59 2.09 2.93 7.28 5.58 5.75 22.17 0.62 0.37 8.62 7.95 1.34 18.85  Tots els resultats de la taula 3 van ser determinats per electroforesis capil·lar, inclòs el ió amoni, però aquest mètode no  va permetre quantificar ni el ió fosfat , ni el bicarbonat. Per aquest motiu en totes les mostres la suma total de miliequivalents de cations és                                                           2 Si els miliequivalents/l de la taula2 es volguesin expresar sobre Kg de mostra seca caldria multiplicar el resultat per 20 i ,en canvi, per fer el mateix als resultats de la taula 3 el factor estaria entre 30 i 40 segons les mostres. 3 Curiosament aquesta mostra presentava un contingut en Ca total molt mes elevat que les altres, pero el tipus de residus tractats en la planta de la que prove , tenien continguts elevats de carbonats. Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  4superior  a la d’anions. En la mostra de La Selva es troben valors mes alts de ió amoni i no es detecta el ió nitrat; aquests dos resultats estan relacionats amb la falta de maduresa de les mostres d’aquesta planta.  Les mostres de la planta de Castelldefels tenen uns continguts en anions i cations lleugeramnet inferiors degut a que no tracten solament FO de RSU, sino que hi posen una part de fangs de depuradora.   En la taula 4 es donen resultats de mostres d’una mateixa planta però, en diferents moments del procés. S’observa com a l’avança el procés s’incrementa el contingut en ions  de l’extracte aquós (exceptuant els ions Ca2+, Mg2+ i NH+4). La majoria d’ions incrementen la concentració degut a la descomposició dels materials; pel que fa al ió nitrat es degut a la nitrificació, el que explica, a la vegada, la disminució del contingut en amoni. El decrement del contingut en Ca2+i Mg2+ es pot explicar per la formació de bicarbonats i carbonats.  En la taula 5 es donen els mateixos resultats de la 4 però expressats d’una altra manera: sobre mostra seca. Així els resultats poden comparar-se millor ja que les mostres podien tenir diferents continguts d’humitat i afectar això a la concentració de l’extracte.  Taula  4 . Contingut en determinades espècies químiques solubles (mili-equivalent/ l extracte aquós) en mostres de la planta de Torrelles de Llobregat en diferents moments del tractament.   Inici Final descomposició Final procés pH CE (dS/m) 6.51 1.39 8.37 1.72 8.62 1.75 meq/l    Cl-              NO3-              SO42-           Total     Anions       4.31 0.05 0.90 5.26 8.69 0.09 1.02 9.79 8.75 0.55 1.13 10.43 meq/l      Ca+2                       Mg+2               Na+               K+               NH4+ Total     Cations 3.36 1.34 4.35 4.44 2.20 14.80 2.66 0.40 8.41 7.63 1.53 20.62 0.62 0.37 8.62 7.95 1.34 18.85 Taula 5. Contingut en determinades espècies químiques solubles (mg/ Kg m.s) en mostres de la planta de Torrelles de Llobregat en diferents moments del tractament.   Inicial Final descomposició Final procés mg/Kg m.s   Cl- NO3- SO42- Ca+2 Mg+2 Na+ K+ NH4+ 4112 100 1540 2600 649 3800 6150 1540 8546 150 1376 1450 138 5400 8300 790 8435 900 1523 400 124 5400 8400 640  Durant el procés de compostatge es produeixi una forta disminució del contingut  en matèria orgànica el que hauria de provocar un increment relatiu dels components minerals; no es així per a tots els components , ni per a totes les mostres, ja que s’ha de tenir en compte les diferents solubilitats, que el material es rega mes o menys i que l’aigua de reg pot tenir diferents característiques. En la taula 5 s’observa que els canvis mes importants tenen lloc entre l’inici i final de descomposició; en aquest interval per una part hi ha un increment relatiu i per altra s’acostuma a regar amb lixiviats.  En el interval entre final de descomposició i final del procés, ions com Cl-, SO42-, Na+ i K+ pràcticament no varien la seva concentraci,: cal tenir en compte que a més de que hi pot haver encara un petit increment relatiu, també es poden perdre per rentat al regar, també se n’hi poden afegir en la mateixa operació (segons la qualitat de l’aigua de reg). En canvi les concentracions de Ca2+, Mg2+ i NH4+ baixen al final del procés, però no pels mateixos motius; Ca2+i Mg2+ segurament disminueixen per problemes de solubilitat Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  5i el NH4+   per que es va transformant en nitrats (incrementen al llarg del procés) o per pèrdues.  Al no poder determinar el contingut en bicarbonats per electroforesi capil·lar es va intentar fer valoracions àcid base dels extractes; al detectar formes diferents de les corbes de valoració es va decidir iniciar un estudi del comportament àcid-base dels extractes. Inicialment es feia un seguiment de les variacions del pH dels extractes al afegir un àcid diluït; una vegada s’arribava a un pH de 3 es passava per la mostra un corrent de N2 per eliminar el CO2 i  s’afegia una solució d’una base per determinar els canvis de pH en el retorn. Les formes de les corbes han estat diferents segons el tipus de mostra .  En la figura 1 es veu la diferent forma que presenten les corbes de mostres de la planta de compostatge de Torrelles al variar l’etapa del procés ; com mes s’avança en aquest, mes elevat és el pH inicial i menys HCL 0,025M es necessita per arribar a pH3. També les corbes de retorn (figura 2) mostren diferencies. En les figures 3 i 4 s’exposen els resultats de mostres de compost de la planta de Castelldefels que tracta conjuntament FO de RSU i fangs de depuradora;  al ser un material que conte mes nitrogen i una matèria orgànica de diferents característiques, s’observa un  altre comportament .  Les figures 5 i 6 tornen a correspondre a mostres procedents d’una planta que tracta FO de RSU però que te certs problemes en el seu funcionament. No es manifesten tant las diferencies entre les corbes  de les mostres de diferents edats (inicial, mig i comercial); en els tres casos es necessita molt mes HCL que en  les mostres de Torrelles, per assolir el pH3. En les corbes de retorn (figura 6) es marquen també importants diferencies amb les de la figura 2. Es considera que aquest comportament diferent esta relacionat amb menys estabilitat de les mostres i sobre tot amb la presencia d’àcids orgànics i de les seves sals. Per el mateix motiu les diferencies entre miliequivalents d’anions i de cations son mes elevades en la mostra de La Selva indicada en  la taula 3.  En les figures 7 i 8 es comparen les corbes obtingudes amb mostres considerades finals en quatre plantes diferents de compostatge. Destaca en les dues figures però, sobretot en la 8, el diferent comportament de la mostra procedent de La Selva.   De la mateixa manera que l’estudi del contingut en cations i anions, les corbes de valoració també diferencien el tipus de mostres, però caldria profunditzar mes en l’estudi dels dos aspectes per justificar les diferencies trobades. No obstant es poden avançar algunes conclusions.  Conclusions  9 El compost generat en les actuals plantes de compostatge de Catalunya te uns continguts inferiors en sals solubles i per tant presenta valors mes baixos de CE que les mostres “històriques” en les que el procés era menys acurat. 9 Els  valors de CE i de continguts en sals solubles de les mostres de compost poden estar també molt relacionats amb l’origen dels materials tractats i la salinitat de aigües i sòls 9 La tècnica d’electroforesis capil·lar ha permès la determinació d’un major nombre d’espècies químiques en l’extracte aquós, però es tindria que millorar la seva aplicació per poder arribar a determinar altres espècies iòniques com fosfats, bicarbonats o alguns anions d’àcids orgànics. 9 L’estudi de l’extracte aquós marca diferencies entre mostres que es pot relacionar amb qualitat i estabilitat. Article presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000  6Figura 1.  Extractes 1/20 realitzats sobre mostres humides de diferents edats de la planta de  Torrelles .    Figura 3. Extractes 1/20 realitzats sobre mostres humides de diferents edats de la planta de  Castelldefels .    Figura 5. Extractes 1/20 realitzats sobre mostres humides de diferents edats de la planta de  La Selva .         Figura 2. Extractes 1/20 realitzats sobre mostres  humides de diferents edats de la planta de  Torrelles (retorn).    Figura 4. Extractes 1/20 realitzats sobre mostres humides de diferents edats de la planta de  Castelldefels (retorn).    Figura 6. Extractes 1/20 realitzats sobre mostres  humides de diferents edats de la planta de  La Selva  (retorn)         0123456789100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30ml HCl 0,025 MpHInicio Medio Comercial0246810120 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32ml NaOH 0,05 MpHInicio Medio Comercial0123456789100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14ml HCl 0,025 MpHInicio Medio Comercial0246810121 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27ml NaOH 0,05 MpHInicio Medio Comercial0123456789101 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69ml HCl 0,025 MpHInicio Medio Comercial0246810120 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32ml NaOH 0,05 MpHInicio Medio ComercialArticle presentat al IV Congres de la ICEA. Tarragona, Octubre 2000 7Figura 7. Extractes1/20 realitzats sobre mostres comercials humides de diferents plantes de tractament   Figura 8. Extractes1/20 realitzats sobre mostres comercials humides de diferents plantes de tractament (retorn)     Bibliografia  ECHEVARRIA,S. 1996 Quantificació dels ions més freqüents en extractes aquosos de compost de diferents orígens: relació amb la conductivitat elèctrica. TFC.ESAB MOLINA, N. 1997. Informe sobre la qualitat del compost produit a la planta de Torrelles de Llobregat. ESAB-Junta de Residus de la  ROSA J.A. 1999. Estudio de las características ácido-base y de la composición del extracto acuoso de muestras de compost de fracción orgánica de residuos urbanos. TFC:ESAB ROVIRA,S. 1997. Seguiment de la composició aniònica de l'extracte aquós d'un sòl adobat amb residus orgànics. TFC.ESAB. SALVADO,A. 1995 Determinación del contenido en Acidos Grasos Volátiles de muestras de compost de RSU. TFC.ESAB.  SAÑA, J.; F. GIRÓ, M. SOLIVA; P. FLORENSA ,1989: Methodology used for evaluating the quality of compost  produced in Catalonia. Llibre d’Actes del Simposio Internazionale ‘Produzione el impiego del compost’, S. Michele, All’Adige SOLIVA,M.,GIRÓ,F.,VALERO,J.,CUCURULL,D.,LUMBRERAS,F., BARBERA,R. 1992 Siete años de estudio de la calidad del compost en Cataluña: criterios para su valoración.  Libro de actas ISWA.                      0123456789100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21ml HCl 0,025 MpHCastelldefels Jorba Selva Torrelles0246810120 2 3 5 6 8 9 11 12 14 15 17 18 20 21 23ml NaOH 0,05 MpHCastelldefels Jorba Selva Torrelles

https://upcommons.upc.edu/bitstream/2117/9742/1/extractes%20compost.pdf

Utilització de l’extracte aquós de mostres de sòls i de compost per caracteritzar-los

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

UPCommons

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC