A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Química das Substâncias Húmicas e Sequestro de Carbono em Solos,
Sedimentos, Águas Interiores e Oceânicas
M.A. Baldotto
Universidade Federal de Viçosa, Rodovia LMG 818, km 6, CEP 35690-000, Florestal, Minas Gerais, Brasil
*e-mail: [email protected]
Palavras chave: química do solo e da água, poluição ambiental, matéria orgânica, estoque de carbono.
íons metálicos com bactérias redutoras
1-5
confirmando as previsões termodinâmicas.
INTRODUÇÃO
As substâncias húmicas (SH) da matéria orgânica
constituem-se na principal fonte de elétrons para as
reações redox em solos, sedimentos, águas interiores e
oceânicas, sendo, portanto, fundamentais para o
entendimento do balanço de carbono nesses sistemas,
uma vez que essas reações de oxidação e redução
1-5
governam as trocas entre as geosferas.
Os radicais livres do tipo semiquinonas das SH são
grupos doadores de elétrons e podem ser oxidados pelo
iodo (I2) nas titulações redox iodimétricas. Portanto, o
F
potencial formal padrão do eletrodo ( EHº) informa sobre
a tendência redox e a capacidade de oxidação (COx) das
SH determinada pelas titulações redox iodimétricas
possibilita estimar a estabilidade das substâncias
húmicas de forma análoga à concentração de radicais
livres
semiquinonas
(CRLS)
determinada
por
ressonância paramagnética de elétrons (RPE), ou seja,
5
como um indicador de aromaticidade.
O objetivo do presente trabalho foi determinar os
estoques de carbono e as suas estabilidades, por meio
de titulações redox e de análises espectroscópicas de
SH, visando comparar e monitorar ecossistemas naturais
e antropicamente manejados, relacionando essas
propriedades com atributos das suas ambiências.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
F
Os valores do EHº estimados foram semelhantes
entre os diferentes ecossistemas amostrados (Tabela 1).
Dessa forma, as demais propriedades redox (K, pE e
4
F
∆Gº) calculadas a partir do EHº também pouco se
alteraram e, como já mencionado, são propriedades
eletroquímicas termodinâmicas, as quais constituem a
“assinatura” ou “impressão digital” das SH.
Pode-se inferir que a reação geral de redução:
+
SHox + q H + ne = SHred
seja termodinamicamente favorecida nas condições de
sistemas naturais (valor negativo de ∆Gº). Com relação
às atividades de oxidantes e redutores nos ecossistemas
(pe e K), uma comparação entre os valores de alguns
pares redox comuns nos sistemas naturais e o par redox
SHox/SHred pode ser observada no diagrama pE vs. pH da
figura 1.
Tabela 1. Média de propriedades redox das substâncias
húmicas estudadas em solos, sedimentos e águas
f.e.mcela
pH5
pH7
457
420
q/n
0,32
F
EºH
V
0,777
log Kc
13,1
pEc
(pH7)
10,8
Assim, termodinamicamente, as SH atuam como
oxidantes e redutoras em ecossistemas, participando da
geoquímica de metais e poluentes. Tais reações vêm
sendo observadas experimentalmente, incubando tais
SH,
Figura 1. Diagrama pE = f (pH) mostrando alguns pares
redox comuns em sistemas naturais e para a média dos
dados compilados para o par redox de ácidos húmicos
(AHox/AHred).
Além das propriedades redox já apresentadas,
estimadas por meio do fator intensidade (potencial
redox), o fator quantidade, definido como a capacidade
de transferir elétrons das substâncias húmicas para o
iodo (COx) aumentou significativamente com índices de
aromaticidade
determinados
por
meio
de
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C, infravermelho,
espectroscopias de RPE, RMN
ultravioleta e intensidade fluorescência, mostrando que
as estabilidades dos estoques de carbono (potencial de
sequestro) podem ser estimadas pelas titulações redox
iodimétricas. Os radicais livres semiquinonas constituemse, portanto, no principal grupo doador de elétrons das
SH. Como esses grupos se estabilizam com a
humificação (a partir de fenóis da lignina), a sua
determinação (índice de aromaticidade, CRLS) resulta
em um indicador de estabilidade dos estoques de
carbono orgânico nos ecossistemas.
CONCLUSÕES
As titulações redox iodimétricas possibilitam avaliar,
tanto aspectos eletroquímicos das substâncias húmicas,
como a estabilidade dos estoques de carbono (potencial
de sequestro) em ecossistemas naturais e com uso
antrópico,
fornecendo
informações
para
seu
monitoramento e manejo.
AGRADECIMENTOS
Aos fomentos de CNPq, FAPEMIG e FUNARBE,
imprescindíveis aos projetos que resultaram nesse artigo.
REFERÊNCIAS
∆Gº
kcal mol-1
-17,9
e
1
Stumm, W.; Morgan, J. J.; Aquatic Chemistry: Chemical Equilibria and
Rates in Natural Waters, 3th ed., Wiley: New York, 1996.
2
Piccolo, A.; Soil Sci. 2001, 166, 810.
3
Struyk, Z.; Sposito, G.; Geoderma 2001, 102, 329.
4
Baldotto, M. A.; Rosa, R. C. C.; Marciel, M. S.; Canela, M. C.; Canellas, L.
P.; Rezende, C. E.; Velloso, A. C. X.; Quim. Nova 2009, 32, 891.
5
Baldotto, M. A.; Canela, M. C.; Canellas, L. P.; Dobbss, L. B.; Velloso, A. C.
X.; R. Bras. Ci. Solo 2010, 34, 1543.
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG