Amélioration de la spectroscopie infrarouge Characterization of Soil Organic Matter avec soustraction spectrale

Résumé

SOM sous-tend plusieurs processus et fonctions du sol, mais sa caractérisation par spectroscopie FTIR est souvent remis en cause par des interférences de minéraux. La méthode décrite peut augmenter l’utilité de SOM l’analyse par spectroscopie FTIR en soustrayant des spectres de référence minéraux minéraux interférences dans les spectres de sol à l’aide obtenues empiriquement.

Résumé

Matière organique du sol (SOM) sous-tend de nombreuses fonctions et processus pédologiques. Spectroscopie de transformée de Fourier transform infrared (FTIR) détecte infrarouge actif liens organiques qui constituent la composante organique des sols. Toutefois, la teneur en matière organique relativement faible des sols (communément < 5 % en masse) et le chevauchement d’absorbance des groupes fonctionnels organiques et minérales dans la région de (MIR) de l’infrarouge moyen (4 000-400 cm^-1) engendrent une entrave importante de dominants absorbances minérales, contester ou même empêcher l’interprétation des spectres pour la caractérisation de SOM. Soustractions spectrales, un post-hoc de traitement mathématique des spectres, peuvent réduire interférence minéral et améliorer résolution des régions spectrales correspondant aux groupes fonctionnels organiques en enlevant mathématiquement les absorbances minérales. Cela nécessite un spectre de référence enrichie en minéraux, qui peut être obtenu empiriquement pour un échantillon de sol donné en enlevant som Le spectre de référence enrichie en minéraux est soustrait le spectre original (non traité) de l’échantillon de sol pour produire un spectre représentant les absorbances de SOM. Les méthodes courantes de suppression de SOM sont combustion à haute température (« incinération ») et l’oxydation chimique. Sélection de la méthode d’élimination de SOM transporte deux considérations : (1) le montant de SOM supprimé et artefacts d’absorbance (2) dans le minéral de référence du spectre et donc le spectre résultant de la soustraction. Ces problèmes potentiels peuvent et devraient, être identifiés et quantifiés afin d’éviter des interprétations fallacieuses ou biaisées des spectres pour composition de groupes fonctionnels organiques de soms. Après le retrait de SOM, l’échantillon enrichi en minéraux qui en résulte est utilisé pour recueillir un éventail de minéraux de référence. Plusieurs stratégies existent pour effectuer les soustractions selon les buts expérimentaux et les caractéristiques de l’échantillon, plus particulièrement la détermination du facteur de soustraction. Le spectre résultant de la soustraction nécessite une interprétation minutieuse fondée sur la méthode susmentionnée. Pour beaucoup de sol et autres échantillons environnementaux, contenant les éléments minéraux importants, soustractions ont fort potentiel pour améliorer la caractérisation spectroscopique de FTIR de composition de la matière organique.

Introduction

Matière organique du sol (SOM) est un constituant mineur en masse dans la plupart des échantillons de sol mais est impliquée dans plusieurs propriétés et traite des fonctions des sols sous-jacents, tels que les nutriments cyclisme et carbon sequestration¹. Caractériser la composition du SOM est un des plusieurs approches pour relier formation SOM et chiffre d’affaires avec ses rôles dans le sol des fonctions^2,3. Un moyen de caractériser la composition SOM est transformée de Fourier (FTIR) spectroscopie infrarouge, qui offre la détection des groupes fonctionnels qui constituent la matièr....

Protocole

1. préparer le sol pour la spectroscopie de dérive Non traitées et enlèvement de SOM

1. Tamisez le sol < 2 mm à l’aide d’une maille d’acier inoxydable (la « fraction de fine-terre »).
   Remarque : Cette démonstration emploie deux sols de texture similaire mais une différence de près de 3 fois dans la teneur totale en SOM (tableau 1).

2. SOM enlèvement par oxydation chimique : exemple de NaOCl

1. Ajuster le pH de 6 % p/v NaOCl à pH 9,5 en ajoutant 1 M HCl goutte à goutte de la solution tout en mélangeant et en mesurant avec un pH-mètre.
   NOTE : Eau de Javel plus commerciale (p. ex., Clorox) es....

Résultats

La méthode d’élimination de SOM a des implications théoriques mais aussi pratiques pour l’interprétation des spectres de soustraction. Par exemple, minérale des altérations de la calcination de haute température peuvent se manifester par des pertes ou des apparences de sommets et/ou déplacé ou élargi des pics dans le spectre de référence minéral. Ces artefacts spectrales ont tendance à se produire dans les régions de chevauchement avec des bandes organiques à 1 600-900 cm^-1,

Discussion

La méthode d’élimination SOM exécute deux considérations : 1) le montant de SOM supprimé et artefacts 2) absorbance dans le minéral résultant du spectre de référence. Il est heureusement possible — et sans doute nécessaire — pour identifier et la quantité de ces questions afin d’éviter des interprétations biaisées de la composition de SOM du spectre résultant de la soustraction. Idéalement, soustraction spectrale emploierait un spectre de référence minérale seule pour produire un spectre de soms « pure ». En réalité, le .......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Spectromètre Nicolet iS50	Thermo Fisher Scientific	912A0760	spectromètre infrarouge utilisé pour collecter les spectres
EasiDiff	Pike Technologies	042-1040	porte-échantillon à haut débit
OMNIC	Thermo Fisher Scientific	INQSOF018	logiciel utilisé pour effectuer des soustractions d’hypochlorite
sodium à 6 % v/v	Clorox	n/a	eau de Javel générique du commerce pour l’élimination oxydative de la matière organique du sol
Type 47900 Four	VWR International	30609-748	four à moufle pour l’incinération des sols à l’élimination de la matière organique du sol
VWR Gooch Creusets, Porcelaine  ;	VWR International	89038-038	creusets pour l’incinération
VWR Tube 50 mL Stérile CS500  ;	VWR International	89004-364	pour l’hypochlorite de sodium
Four à air pulsé	VWR International	89511-414	pour le séchage des sols après oxydation et lavages à l’eau
PH-mètre VersaStar	Fisher Scientific	13 645 573	pour la mesure du pH de la solution d’oxydation

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