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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Abreu, Mônica Ferreira de
Título: Extração e Determinação Simultânea por Emissão em Plasma de Nutrientes e Elementos Tóxicos em Amostras de Interesse Agronômico
Ano: 1997
Orientador: Prof. Dr. João Carlos de Andrade
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: Digestão de amostras, ICP-AES, Análise de plantas, Análise de solos, Análise de resíduos
Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar processos de extração de nutrientes e elementos tóxicos em amostras de solo, plantas e resíduos usando a técnica de espectrometria de emissão atômica em plasma de argônio acoplado indutivamente (ICP-AES). A etapa crítica das análises químicas, com o uso do ICP-AES, se resume aos processos de extração ou de dissolução das amostras. No caso de solos, o boro era um dos micronutrientes mais problemáticos. O método mais utilizado para a extração de boro para o diagnóstico da sua disponibilidade às plantas, é o refluxo em água, que é tedioso e exige cuidados especiais. Um procedimento de extração alternativo foi desenvolvido nesta tese, usando um forno de microondas doméstico e uma solução extratora de BaCl2. Boa correlação (r=0.960) foi obtida para as 13 amostras de solo processadas pelo método de refluxo em água e o método proposto, usando ICP-AES. A quantificação por ICP-AES também não diferiu significativamente do método espectrofotométrico (r=0.980). O método de extração por microondas tornou-se oficial no Estado de São Paulo, a partir de 1994. Os estudos envolvendo a digestão de amostras de plantas podem ser feitos por via seca ou por via úmida, com aquecimento por condução ou por microondas sob pressão. Como os resultados encontrados na literatura, em geral, são inconsistentes entre si, foi necessário estabelecer uma rotina própria para fins de diagnose foliar. Para tal foram utilizadas uma amostra padrão certificada NIES ("National Institute for Environmental Studies - Japan Environmental Agency") e quatro amostras do programa "International Plant-Analytical Exchange" (IPE) e os elementos determinados por ICP-AES foram: AI, B, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S e Zn. Os resultados obtidos com a digestão com os ácidos nítrico-perclórico (HNO3-HCIO4) foram os que apresentaram maior variabilidade nas amostras estudadas e os valores mais discrepantes foram para o Na (148%) e o B (326%). A via seca por sua vez, apresentou resultados relativamente bons, com exceção do Na (583%), B (236%) e S (54%). A metodologia que emprega o forno de microondas produziu resultados mais reprodutíveis para a maioria dos elementos, mas esse procedimento exige cuidados especiais que dificultam sua aplicação em trabalhos de rotina. O método da via seca foi o escolhido para as análises de rotina no Laboratório de Análise de Plantas e Solos do IAC, enquanto que o método de digestão em microondas é utilizado apenas nas análises que requeiram resultados mais precisos. Quanto à análise de resíduos, foram comparados três procedimentos por via úmida: (1) sistema aberto usando a mistura HNO3-HCIO4, (2) sistema fechado em forno de microondas usando HNO3 (método oficial da EPA 3051) e (3) sistema fechado em forno de microondas usando água-régia. Foram utilizadas amostras de resíduos de diferentes procedências, tais como composto de lixo urbano, lodo de esgoto, estercos de animais e uma amostra certificada de sedimento de lagoa. Os elementos determinados por ICP-AES foram Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn. O método de digestão com água-régia apresentou as maiores recuperações, sendo superior a 90% para Fe, Mn, Cu, Pb, Zn e Cd, 76% para Ni e 61 % para Cr. Esse procedimento também extraiu quantidades maiores para Fe, Mn, Zn e Cr nos compostos de lixo municipal, no lodo de esgoto e no esterco de suíno, quando comparado aos outros métodos. Este estudo foi tomado como base pela CETESB ("Companhia de Tecnologia de Saneamento Básico") para a preparação da legislação sobre a aplicação de lodos de tratamento biológico em áreas agrícolas.
Abstract: The objective of this study was to evaluate chemical elements extraction processes for soil, plant and residue analysis by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) technique. The critical step of the chemical analysis using the ICP-AES technique, is the sample extraction or dissolution. In the case of soil analysis, boron was a troublesome micronutrient. Hot water is the most widely extractor used for boron extraction in soils for the diagnosis of the nutrient availability. This procedure is tedious and requires some especial cares. An alternative procedure was developed in this thesis using a domestic microwave oven and BaCI2 as extraction solution. Good correlation (r=0.960) was found between the extraction by boiling water and the proposed method, for 13 soils, using ICP-AES. The B contents determined by ICP-AES did not significantly differ from those obtained by spectrophotometric method (r=0.980). The microwave method is the official procedure for soils of the State of São Paulo (Brazil), since 1994. Plant digestion may be performed by dry ashing or wet digestion, using heating by conduction or microwave. Since results in the literature for sample digestion are, in general, not consistent, it was necessary to establish a proper routine for plant analysis and nutrient diagnosis. Four samples from International Plant-Analytical Exchange (IPE) program and one NIES (National Institute for Environmental Studies - Japan Environmental Agency) certified reference material were used and the elements AI, B, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S e Zn were analyzed by ICP-AES. The results obtained with the HNO3-HCIO4 digestion method presented higher variability for the element contents in the samples studied; Na and B showed the largest range of variation (148% and 325%, respectively). The dry ashing method presented relatively better results, except for Na (583%), B (236%) and S (54%). The results with the microwave digestion method were more consistent and reproducible for most elements, but this procedure requires special cares for routine analysis. The dry ashing was chosen for routine analysis in the Plant and Soil Laboratory of Instituto Agronômico, nevertheless the microwave method is used for special analysis, when more precision is required. Three procedures for the digestion of residues were compared; (1) open system using HNO3-HClO4 , (2) closed system in microwave oven using HNO3 (EPA-3051 method) and (3) closed system in microwave oven using aqua-regia. Urban domestic wastes, swine and dairy manure and NIES sediment certified reference material were used as samples. All extractions were analyzed for Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn by ICP-AES. Microwave digestion with aqua- regia extracted higher amounts of metals, with recoveries greater than 90% for Fe, Mn, Cu, Pb, Zn and Cd, 76% for Ni and 61 % for Cr. This procedure also presented higher amounts of Fe, Mn, Zn and Cr for the municipal waste compost, the sewage sludge and for the swine manure, when compared with other methods. The CETESB ("Companhia de Tecnologia de Saneamento Básico") legislation for the application of biologically treated sludge in agricultural areas was based in these studies.
Arquivo (Texto Completo): vtls000132727.pdf ( tamanho: 7,77MB )

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