Materia orgánica y composición mineral de suelos silíceos: estudio comparativo de FTIR mediante modalidades de fotoacústica, reflectancia difusa y reflexión total atenuada
Autores: Volkov, Dmitry S.; Rogova, Olga B.; Proskurnin, Mikhail A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Materia orgánica y composición mineral de suelos silíceos: estudio comparativo de FTIR mediante modalidades de fotoacústica, reflectancia difusa y reflexión total atenuada
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Fotoacústica
Reflectancia difusa
Reflexión total atenuada
Muestras de suelo de silicato
Materia orgánica
Composición mineral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo comparar las modalidades de fotoacústica (FTIR-PAS), reflectancia difusa (DRIFT) y reflexión total atenuada (ATR) FTIR en el amplio rango de número de onda desde NIR (7500 cm) hasta FIR (150 cm) para las mismas muestras de suelo de silicato bajo las mismas condiciones. Se compararon las posibilidades de análisis cualitativo rápido no destructivo de suelos mediante estas modalidades sin un tratamiento exhaustivo de datos. Se realizó la asignación de más de 100 bandas para el chernozem y el podzólico, como tipos comunes de suelos de silicato. Se encontraron de manera confiable en los espectros de todas o al menos dos modalidades los siguientes grupos de bandas de materia orgánica y matriz inorgánica: 3690-3680 cm (estiramiento SiO-HHO unido por enlace de hidrógeno, no ATR), 2930-2910 cm y 2860-2850 cm (estiramiento de metileno), 1390-1380 cm (estiramiento simétrico de carboxilato, DRIFT y FTIR-PAS); 2000-1990 cm, 1885 cm y 1790-1783 cm (sobretonos de SiO, DRIFT y FTIR-PAS), 1163-1153 cm, enrejado SiO (no FTIR-PAS), 1037 cm (estiramiento Si-O o Al-O), 796 cm (estiramiento simétrico de enrejado Si-O-Si); 697 cm, SiO; y 256 cm (no FTIR-PAS). Las bandas de amida I, II y III aparecen en los espectros de DRIFT y FTIR-PAS pero no en ATR. Excepto por los grupos de metileno y carboxilato, las vibraciones de CH (3100-2900 cm) no son visibles en ATR. Las bandas en 1640-1630 cm, 1620-1610 cm, 1600-1598 cm (bandas primarias de agua y probablemente carboxilato) aparecen en los espectros de las tres modalidades pero están sin resolver y requieren tratamiento de datos. Es preferible utilizar las tres modalidades para caracterizar tanto la materia orgánica del suelo como la composición mineral. DRIFT proporciona el máximo número de bandas en las tres modalidades y debería ser seleccionado como técnica principal en las regiones de NIR y 4000-2000 cm para bandas de enlace de hidrógeno, grupos CH y la matriz de silicato. ATR-FTIR complementa a DRIFT y proporciona una buena sensibilidad para el agua del suelo y la matriz en 2000-400 cm. FTIR-PAS en 4000-1500 cm revela más bandas que DRIFT y muestra la mayor sensibilidad para bandas de absorción que no aparecen en los espectros de DRIFT o ATR-IR. Por lo tanto, FTIR-PAS es conveniente para apoyar tanto a DRIFT como a ATR-FTIR. Esta comparación de modalidades puede ser la base para el apoyo metodológico de la espectroscopía IR de suelos y complejos organominerales similares.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo comparar las modalidades de fotoacústica (FTIR-PAS), reflectancia difusa (DRIFT) y reflexión total atenuada (ATR) FTIR en el amplio rango de número de onda desde NIR (7500 cm) hasta FIR (150 cm) para las mismas muestras de suelo de silicato bajo las mismas condiciones. Se compararon las posibilidades de análisis cualitativo rápido no destructivo de suelos mediante estas modalidades sin un tratamiento exhaustivo de datos. Se realizó la asignación de más de 100 bandas para el chernozem y el podzólico, como tipos comunes de suelos de silicato. Se encontraron de manera confiable en los espectros de todas o al menos dos modalidades los siguientes grupos de bandas de materia orgánica y matriz inorgánica: 3690-3680 cm (estiramiento SiO-HHO unido por enlace de hidrógeno, no ATR), 2930-2910 cm y 2860-2850 cm (estiramiento de metileno), 1390-1380 cm (estiramiento simétrico de carboxilato, DRIFT y FTIR-PAS); 2000-1990 cm, 1885 cm y 1790-1783 cm (sobretonos de SiO, DRIFT y FTIR-PAS), 1163-1153 cm, enrejado SiO (no FTIR-PAS), 1037 cm (estiramiento Si-O o Al-O), 796 cm (estiramiento simétrico de enrejado Si-O-Si); 697 cm, SiO; y 256 cm (no FTIR-PAS). Las bandas de amida I, II y III aparecen en los espectros de DRIFT y FTIR-PAS pero no en ATR. Excepto por los grupos de metileno y carboxilato, las vibraciones de CH (3100-2900 cm) no son visibles en ATR. Las bandas en 1640-1630 cm, 1620-1610 cm, 1600-1598 cm (bandas primarias de agua y probablemente carboxilato) aparecen en los espectros de las tres modalidades pero están sin resolver y requieren tratamiento de datos. Es preferible utilizar las tres modalidades para caracterizar tanto la materia orgánica del suelo como la composición mineral. DRIFT proporciona el máximo número de bandas en las tres modalidades y debería ser seleccionado como técnica principal en las regiones de NIR y 4000-2000 cm para bandas de enlace de hidrógeno, grupos CH y la matriz de silicato. ATR-FTIR complementa a DRIFT y proporciona una buena sensibilidad para el agua del suelo y la matriz en 2000-400 cm. FTIR-PAS en 4000-1500 cm revela más bandas que DRIFT y muestra la mayor sensibilidad para bandas de absorción que no aparecen en los espectros de DRIFT o ATR-IR. Por lo tanto, FTIR-PAS es conveniente para apoyar tanto a DRIFT como a ATR-FTIR. Esta comparación de modalidades puede ser la base para el apoyo metodológico de la espectroscopía IR de suelos y complejos organominerales similares.