스펙트럼 차감으로 토양 유기 물질의 적외선 분광학 특성 개선

요약

SOM 기초가 많은 토양 기능 및 프로세스, 하지만 FTIR 분광학에 의해 그것의 특성은 종종 미네랄 간섭에 의해 도전. 설명된 방법을 경험적으로 얻은 사용 하 여 토양 스펙트럼에 미네랄 방해 미네랄 참조 스펙트럼을 빼서 FTIR 분광학에 의해 솜 분석 유틸리티를 높일 수 있습니다.

초록

토양 유기 물 (SOM) 기초가 수많은 토양 프로세스 및 기능. 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 분광학 적외선 활성 유기 채권 토양의 유기 구성 요소를 구성 하는 검색 합니다. 그러나, 토양 질량 (일반적으로 < 5%)의 상대적으로 낮은 유기 물 내용 및 무기물 및 유기 기능 그룹 중 적외선 (미르) 지역 (4000-400 c m^-1)에서 흡 광도 중복 engenders 상당한 방해 지배에 의해 무기물 absorbances, 도전 또는 심지어 방지 솜 특성화에 대 한 스펙트럼의 해석 스펙트럼 차감, 스펙트럼의 게시물-특별 수학 치료 미네랄 간섭을 줄일 하 고 수학적으로 미네랄 absorbances를 제거 하 여 유기 기능 그룹에 해당 하는 스펙트럼 영역의 해상도 향상 시킬 수 있습니다. 얻어질 수 있는 경험적으로 주어진된 토양 샘플에 대 한 솜을 제거 하 여 미네랄 농축 참조 스펙트럼 필요 미네랄 농축 참조 스펙트럼 솜 absorbances를 나타내는 스펙트럼을 생산 하는 토양 샘플의 원래 (치료) 스펙트럼에서 뺍니다. 일반 솜 제거 방법에는 높은 온도 연소 ('ashing') 및 화학 산화 포함 됩니다. SOM 제거 방법의 선택을 운반 두 고려 사항: (1) 솜의 양을 제거 하 고 미네랄의 흡수도 (2) 아티팩트는 스펙트럼 참조 따라서 결과 빼기 스펙트럼. 이러한 잠재적인 문제 수 있습니다, 그리고, 식별 및 솜의 유기 기능 그룹 구성에 대 한 스펙트럼의 그릇 된 또는 편견 해석을 피하기 위해 정량 솜 제거, 다음 결과 미네랄 농축 샘플 미네랄 참조 스펙트럼을 수집 하는 데 사용 됩니다. 여러 전략 수행 실험 목표와 샘플 특성, 특히 빼기 비율의 결정에 따라 성경에 존재 한다. 결과 빼기 스펙트럼 주의 해석을 상기 방법론에 따라 필요 합니다. 많은 토양 및 다른 환경 샘플 상당한 무기물 구성 요소가 포함 된에 대 한 감산 유기 물질 구성의 FTIR 분 광 특성을 향상 시키기 위해 강한 잠재력이 있다.

서론

토양 유기 물 (SOM) 질량 대부분 토양 샘플에서 사소한 구성입니다 하지만 여러 속성에 연루 및 영양소 순환 및 탄소 격리¹기본 토양 기능을 처리 합니다. 솜의 구성 특성화 솜 형성 및 토양 기능^2,3에 그것의 역할와 회전율에 연결할 여러 방법 중 하나입니다. 특성화 솜 구성의 한 가지 방법은 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 분광학, 토양 및 다른 환경 샘플 (예를 들어, carboxyl C-O, 지방 족 C-H)에 유기 물을 구성 하는 기능 그룹의 탐지를 제공 하는 ^{그러나 4}. 토양의 대부분에 대 한 지배적인 무기물 구성 요소에 의해 공개 솜 기능 그룹 구성에 대 한 FTIR 분광학의 유틸리티는 도전 하는, (> 95% 일반적으로 대량) 때문에 도전 하는 강력한 무기 absorbances 또는 심각 하 게 제한 감지 및 유기 absorbances의 해석.

스펙트럼 차감 토양 샘플에서 유기 물질의 FTIR 분 광 특성을 개선할 수 있는 방법을 제공 합니다. 토양 스펙트럼에서 미네랄 absorbances을 빼서 솜 구성의 분석에 대 한 관....

프로토콜

1. 치료 비 드리프트 분광학 및 솜 제거에 대 한 토양 준비

1. < 2 mm 스테인레스 스틸 메쉬 ('순수 지구 분수')를 사용 하 여 토양 체질.
   참고:이 데모 비슷한 질감 이지만 총 솜 콘텐츠 (표 1)에서 거의 3 차이의 두 토양을 사용합니다.

2. 솜 화학 산화 제거: NaOCl의 예

1. 혼합 및 pH 측정기로 측정 하는 동안 솔루션에 dropwise 1 M HCl를 추가 하 여 6 %w / v NaOCl pH 9.5의 pH를 조정 합니다.
   참고: 대부분의 상업적인 표 백제 (예를들면, Clorox) 품질 및 농도 (일반적으로 3-7% NaOCl v/v)에 적합 하지만 pH > 12. NaOCl 유기 물질의 산화는 pH에 따라 다릅니다, 그리고 pH 9.5 토양 샘플^19,23와 그것의 사용에 대 한 것이 좋습니다, 그것은 대부분 상용 백제의 pH를 조정 하는 데 필요한.
2. 25 mL NaOCl (6 %w / v, pH 9.5) 토양에 추가 4 g (sieved, 공기 건조) 50 mL 원뿔 튜브에 쥡니다에 의해 혼합 (....

결과

SOM 제거의 방법은 빼기 스펙트럼의 해석에 대 한 이론 뿐 아니라 실용적인 의미를 갖는다. 예를 들어 고온 ashing에서 변경 손실 또는 봉우리의 또는으로 모습으로 증명할 수 있는 미네랄 이동 또는 미네랄 참조 스펙트럼에서 봉우리를 확대. 이러한 스펙트럼 아티팩트 1600 900 cm^-1,²² 해석 유기농 밴드의 손상에서 유기 밴드와 함께 오버랩의 지역에서 발생 하는 경향이 있다. 밴드 고온 ashing (≥ 550 ° C)를 다음 그림 2 에 분명와 격자 Si-O에 1050-800 c m^-1에서 알-O 봉우리 오 봉우리 3700-3600 c m^-1에서 손실 및 최대 손실 및 교대를 포함 하는 광물의 일반적인 변화. 다른 한편으로, 화학 산화를 사용 하 여 솜 제거 미네랄 기능 그룹을 유지 하는 경향이 있다 하 고.......

토론

솜을 제거 하는 방법 두 가지 고려 사항이 수행: 1) 솜의 양을 제거 하 고 결과 미네랄의 흡수도 2) 아티팩트 참조 스펙트럼. 다행히 가능 하다-그리고 틀림 없이 필요한-식별 하 고 수량 이러한 편 파 해석 결과 빼기 스펙트럼에서 솜 구성의 피하기 위하여. 이상적으로, 스펙트럼 차감 '순수' 솜의 스펙트럼을 미네랄 전용 참조 스펙트럼을 채택할 것입니다. 현실에서는, 결과 빼기 스펙트럼 absorbances 해당 솜 하는 향상 된 원래 (치료) 토양 스펙트럼을 기준으로 전시 한다. 이것은 토양 샘플에서 미네랄 성분의 비 선형 흡수도 방지 모든 미네랄 absorbances의 완전 한 빼기 때문 에입니다. Artifactual 미네랄 absorbances/솜의 불완전 한 제거 또는 제한 특정 흡 광도 기능 해석 또는 해석 총 솜 풀의 각각.

여기에 표시 된 예제에 의해 입증, 미네랄 참조 스펙트럼 (열 연소 또는 ashing, 및 화학 산화)를 솜을 제거 하기 위한.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Nicolet iS50 분광계	Thermo Fisher Scientific	912A0760	스펙트럼 수집에 사용되는 적외선 분광계
EasiDiff	Pike Technologies	042-1040	고처리량 시료 홀더
OMNIC	Thermo Fisher Scientific	INQSOF018	뺄셈 수행에 사용되는 소프트웨어
6% v/v 차아염소산나트륨	Clorox	n/a	토양 유기물의 산화 제거를 위한 일반 상점에서 구입한 표백제
유형 47900 용광로	VWR International	30609-748	토양 유기물을 제거하기 위해 토양을 재로 만들기 위한 머플 용광로
VWR Gooch Crucibles, Porcelain	VWR International	89038-038	애싱용 도가니
VWR 튜브 50 mL 멸균 CS500	VWR International	89004-364	차아염소산나트륨 강제
공기 오븐	VWR International	89511-414	산화 및 물 세척 후 토양 건조용
VersaStar pH 측정기	Fisher Scientific	13 645 573	산화 용액의 pH 측정용