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Estudaram-se as propriedades ácido base e de complexação com íons Cu(II) dos ácidos húmico (AH) e fúlvico (AF) extraídos de vermicomposto. O isolamento e a purificação foram realizados de acordo com o método descrito pela Sociedade Internacional de Substâncias Húmicas (IHSS). Estudaram-se as propriedades ácido-base por titulação potenciométrica em meio de KNO3 0,10 mol L-1 utilizando-se funções de Gran modificadas. Caracterizaram-se cinco classes de grupos ionizáveis, constatando-se predominância de grupos carboxílicos sobre grupos fenólicos e amínicos, especialmente para o AF, cuja acidez total foi maior do que a do AH. Estudaram-se as propriedades complexantes com íons Cu(II) nos pH 4, 5 e 6 por titulação potenciométrica com um eletrodo íon-seletivo para Cu(II), adotando-se os métodos de Scatchard e de regressão não linear com a equação de Langmuir para tratamento de dados. Em pH 5 e 6 caracterizaram-se duas classes de sítios de complexação, enquanto em pH 4, apenas uma classe foi caracterizada. De maneira geral, a estabilidade e a capacidade de complexação aumentaram com o pH, indicando a competição de prótons pelos sítios de complexação. Os resultados indicam maior estabilidade e capacidade para a complexação com AH em relação ao AF. Esta tendência foi verificada por funções diferenciais de equilíbrio diferenciais aplicadas em baixos graus de ocupação de sítios. / Acid base and complexation with Cu(II) ions were studied for humic (AH) and fulvic (AF) acids extracted from vermicompost. The isolation and purification was performed according the procedure described by the International Humic Substances Society (IHSS). The acid base properties were studied by potentiometric titration in 0,10 mol L-1 KNO3 using modified Gran functions. Five classes of ionizable sites were characterized, showing a predominance of carboxylic over phenolic and aminic groups, especially for AF, which has total acidity larger than the one determined for AH. Complexing properties with Cu(II) ions were studied by potentiometric titration at pH 4, 5 and 6 using Cu(II) ion-selective electrode. Data treatment was performed using the Scatchard method, as well as non-linear regression with the Langmuir equation. At pH 5 and 6, two classes of binding sites were characterized, but at pH 4 only a single complexing site was characterized. Stability and capacity increased with pH, suggesting competition of protons by the binding sites. The results indicate larger stability and capacity for complexation with AH in comparison with AF. This trend was also verified by differential equilibrium functions at low degree of site occupation.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-06-07T18:11:24Z No. of bitstreams: 1 Tese Rut Díaz.pdf: 2159528 bytes, checksum: 159d73b33fae80ff4ee36bea4366ea74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T18:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Rut Díaz.pdf: 2159528 bytes, checksum: 159d73b33fae80ff4ee36bea4366ea74 (MD5) / Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Petrobras/CENPES / Agência Nacional do Petróleo / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O presente estudo utiliza a geoquímica inorgânica das espécies reduzidas do enxofre, operacionalmente definidas como acid - volatile sulfufide (AVS) e chromium -reducible sulfur (CRS),a composição isotópica ( δ 34 S) do sulfat o da água intersticial, do CRS, e das frações orgânicas (ácidos húmicos, ácid os fúlvicos e resíduo orgânico) para avaliar a diagênese do enxofre ao longo do Holoceno (últimos 12.000 anos cal AP) no Sistema de Ressurgência de Cabo Frio (SRCF) . Também foi usada a morfologia da pirita, considerando a distribuição de tamanho dos frambóides através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), com o objetivo de inferir o estado de oxidação do ambiente de formação. Foram coletados quatro perfis sedimentares cur tos (b ox - cores ) e três longos ( kullembers ) em um gradiente “cross - shelf” na plataforma continental de Cabo Frio. A razão C/N e o a composição isotópica ( δ 13 C) da matéria orgânica reflete uma fonte marinha durante a diagênese recente. As diferentes caracter ísticas morfológicas, como as superfícies de oxidação nos microcristais, os processos de crescimento secundário e os poliframboides encontrados nas análises morfológicas da pirita, assim como também a variabilidade na distribuição dos diâmetros dos frambói des evidenciaram uma formação sob condição redox altamente dinâmica. A razão COT/CRS indica que o fator limitante para a formação da pirita é o enxofre , devido as condições de deposição do ambiente as quais favorecem a re - oxidação do sulfeto de hidrogênio. A composição isotópica do sulfato ao longo dos perfis apresenta um valor médio de +23‰, e não foi observado um fracionamento isotópico com respeito ao sulfato da água do mar (+ 21‰), indicando a diagênese do sulfato em um sistema aberto e baixas taxas de sulfato redução. No entanto, a composição isotópica do CRS apresentou sinais altamente empobrecidos em 34 S ( - 45‰ até - 25 ‰), indicando reações de re - oxidação no ciclo do enxofre. A composição isotópica das espécies orgânicas do enxofre apresenta um enrique cimento em 32 S quando comprados com o sulfato da água intersticial , e isotopicamente pesadas comparadas com a pirita. O incremento na razão S/C dos ácidos húmicos e o empobrecimento do sinal isotópico em 34 S com o avanço da profundidade indicam a captura d o enxofre de origem diagenético pela matéria orgânica. Um balanço de massa isotópico indica a predominância de uma fonte biossintética nos ácidos húmicos e diagenética nos ácidos fúlvicos, estes resultados guardam relação com a reatividade da matéria orgân ica em cada fração. No gradiente “cross - shelf” as frações orgânicas da plataforma média apresentam os menores conteúdo de enxofre biossíntetico, indicando a presença de matéria orgânica mais reativa. Estes resultados indicam que a sulfurização da matéria o rgânica e a cumulação de pirita em Cabo Frio foi favorecida pelo ciclo re - oxidativo do enxofre devido a intensas condições óxicas na coluna de água. O processo de diagênese do enxofre ao longo do Holoceno não guarda relação aparente com as mudanças oceanog ráficas registrada na área de estudo, assim sendo, adinâmica do enxofre esteve relacionada com a intensidade dos processos de diagênese / Four box-corer and tree kullemberg were collected in a cross - shelf gradient in the continental shelf of Cabo Frio. The box-corer were used to evaluated the sulfurization of the organic matter during the early diagenesis and also, study the pyrite morphology and size distribution of framboids by scanning electron microscopy (SEM) to infer the oxidation state of the environment during the early diagenesis. This study uses the inorganic geochemistry of reduced sulfur species operationally defined as acid-volatile sulfufide (AVS) and chromium - reducible sulfur (CRS), the isotopic composition ( δ 34 S) of pore water sulfate, CRS, and the isotopic composition of difference organic fraction (humic acids, fulvic acids and organic residue to evaluated the sulfur diagenesis during the Holocene (last 12000 years cal AP) in the upwelling system of Cabo Frio. Carbon stable isotopes signatures and C/N ratios of total organic matter evidence a marine source during the early diagenesis. The observed increase in the atomic S/C ratios and t he 34 S depletion in humic acids with increasing depth evidence the diagenetic uptake of reduced sulfur species by organic matter during the early diagenesis. The different morphological characteristics observed, such as surface oxidation in the microcrysta ls, the processes of secondary growth and poliframboides found, as well as the variability in the framboids diameters distribution, show the formation under highly dyna mic redox condition. In the sedi m e nts from the Holocene the COT/CRS ratio indicates that the limiting factor for the pyrite formation is the sulfur. The isotopic composition of sulfate is around +23 ‰ , and without fractionation of sulfate with respect to sea water (21 + ‰) indicating a sulfur diagenesis in a open system and a low net sulfate r eductions. The isotopic composition of the CRS is highly depleted ( - 45 ‰ to - 35‰), indicating oxida tion reactions in the cycle of sulfur . The stable sulfur isotope composition of the organic fractions ( humic acids, fulvics acids and organic res idue ) was sub stantially enriched in 32 S when compared to bottom and pore water sulfate (δ 34 S SO4 2 - ~ +23‰), but isotopically heavier than the co - existing pyrite ( δ 34 S CRS = - 45‰ to - 35‰). The 34 S depletion in humic acids, fulvis acids and in the organic residue with increasing depth evidence the diagenetic uptake of reduced sulfur species by organic matter. A sulfur isotope mass balance indicated a predominance of biogenic sulfur in humic acids and in the organic residue, while the fulvic acids has a predominance of d iagenetic sulfur. In cross - shelf gradient, the organic fractions from the middle shlelf have the lower proportion on biosynthetic sulfur, indicating the presence of more reactive matter. The results evidenced that the sulfurization of organic matter and th e p yrite accumulation in the Cabo F rio sediments was favored by the sulfur re - oxidative cycling due to the intense oxic water conditions . The diageneses process in the sulfur cycle during the Holocene in sediments from the continental shelf don’t have rela tion with the changes in the oceanography conditions. The process of diagenesis of sulfur seem to be a continuous process

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.